EP3240902B1 - Chitin, hydrolysate and method for the production of one or more desired products from insects by means of enzymatic hydrolysis - Google Patents
Chitin, hydrolysate and method for the production of one or more desired products from insects by means of enzymatic hydrolysis Download PDFInfo
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- C12P21/00—Preparation of peptides or proteins
- C12P21/06—Preparation of peptides or proteins produced by the hydrolysis of a peptide bond, e.g. hydrolysate products
Definitions
- Another route for extracting chitin is the enzymatic route.
- This route is considered to be softer, thus making it possible to better preserve chitin and / or chitosan.
- the chitin obtained by this route is of a brownish color, requiring purification steps in order to obtain a recoverable powder, that is to say of white color.
- the existing methods therefore generally comprise one or more step (s) aimed at ridding the chitin of its impurities, such as an acid demineralization step carried out prior to the enzymatic hydrolysis and / or a chitin bleaching step. with an oxidizing agent, carried out subsequent to enzymatic hydrolysis.
- these two chitin purification steps have the effect of altering the chemical structure of chitin.
- hydrolyzate denotes a product which comprises proteins, hydrolyzed proteins, peptides, amino acids and / or other compounds derived from a protein, capable of being obtained by enzymatic hydrolysis of proteins.
- insects can be chosen from the group consisting of Coleoptera, Diptera, Lepidoptera, Isoptera, Orthoptera, Hymenoptera, Blattoptera, Hemyptera, Heteroptera, Ephemeroptera and Mecoptera, preferably from among beetles, Diptera, Orthoptera and Lepidoptera.
- pressing the insect cuticles makes it possible to obtain a press cake having a dry matter content of between 30% and 60%, preferably of between between 40% and 55%, and more preferably between 45% and 50%.
- the enzymatic hydrolysis can be carried out with a single protease or alternatively with a mixture of enzymes containing at least one protease, more preferably a mixture of enzymes containing several proteases, such as a mixture containing an endoprotease and an exoprotease, or a protease and a polysucrase.
- the enzyme or the mixture of enzymes is introduced in an amount ranging from 0.2 to 10% by weight of estimated dry matter, preferably from 0.4 to 8% by weight and more preferably from 0.5 to 2%.
- estimated dry matter weight more particularly refers to the dry matter weight of insects or insect part (s), as can be estimated when entering the enzymatic hydrolysis step. .
- the method according to the invention comprises a grinding step prior to the pressing step.
- this grinding step is to reduce the cuticles and / or the insects into particles in order to facilitate the access of the enzymes to the substrate during the enzymatic hydrolysis.
- This step also makes it possible, when it is followed by a pressing step, to facilitate the elimination of the press juice and the isolation of the solid material.
- the grinding and pressing of the insect cuticles makes it possible to obtain a press cake comprising a lipid (or oil) content of less than or equal to 15%, preferably less than or equal at 12%, even more preferably, less than or equal to 10%.
- This slaughter step can be carried out by conventional methods of rearing cold-blooded and / or small animals (crustaceans, fish, snails, etc.), such as cold (freezing), heat ( scalding), oxygen deprivation, etc.
- the step of slaughtering the insects is carried out by scalding. Scalding not only kills insects, but also lowers the microbial load (reduced risk of spoilage and health) and inactivates internal enzymes in insects that can trigger autolysis, and thus rapid browning of the insects. these. This scalding is carried out in such a way as to cause death as quickly as possible, while respecting animal welfare, and according to scientific recommendations.
- the bleaching step is carried out with steam and / or with water at a temperature between 80 ° C and 130 ° C, preferably between 90 ° C and 120 ° C.
- the invention also relates to a chitin, such as a chitin obtainable by a process according to the invention. Thanks to the mild conditions employed in the process according to the invention, this chitin has a structure close to chitin as present in the natural state in the cuticle of the insect while having a high degree of purity, such as degree of purity between 40 and 90%, preferably between 50 and 90%, more preferably between 60 and 85%, and even more preferably of the order of 80%.
- the chitin according to the invention comprises an amino acid level less than or equal to 45% by weight on the total weight of dry matter, an ash level less than or equal to 2.5% by weight on the total weight of dry matter , a purity by difference greater than or equal to 45%, a degree of acetylation greater than or equal to 70% and a degree of crystallinity greater than or equal to 0.42.
- the chitin exhibits all of the above properties.
- water-soluble proteins means, among proteins (or crude proteins), those which are soluble in an aqueous solution whose pH is between 6 and 8, advantageously between 7.2 and 7.6.
- the buffer solution is an NaCl phosphate solution, the pH of which is equal to 7.4 ⁇ 0.2.
- the hydrolyzate can be distinguished from any other type of hydrolyzate by its glucosamine content, and / or one of its derivatives (preferably N- acetyl -glucosamine), more particularly a content greater than or also at 0.01%, preferably greater than or equal to 0.08% by weight on the total weight of dry matter of the hydrolyzate.
- any reference to a regulation or to a directive concerns said regulation or said directive as in force on the date of filing of the present application.
- the hydrogen peroxide is then introduced into the tank in the form of a dilute aqueous solution, the hydrogen peroxide content then being between 1 and 33% by weight on the weight of water, preferably 2 to 12 % by weight on the weight of water, preferably of the order of 6% by weight.
- step 2 of grinding was obtained with water comprising the oxidant, it may be advantageous to remove at least part of this oxidant before step 3 of pressing.
- the protein fraction resulting from separation step 12 can be reintroduced into this enzymatic hydrolysis step 4, by mixing it with the press cake.
- the quantity of enzymes introduced during the hydrolysis step is less than 10% by weight on the total weight of estimated dry matter entering hydrolysis, preferably less than 6%, more preferably of the order of 2%.
- Example 2 Influence of the mechanical steps prior to enzymatic hydrolysis on the degree of purity of the chitin obtained
- the solution is then filtered at 0.45-0.5 ⁇ m while hot.
- the chitin thus obtained is dried for 24 hours at 70 ° C. 6.48 ⁇ 0.28 g of chitin are thus obtained by this process.
- intermediate product is meant the product entering enzymatic hydrolysis, that is to say resulting from the last step before hydrolysis, namely, according to the above production processes, the grinding step 1 or 2 or the pressing step.
- the content of the hydrolyzate in glucosamines and certain other sugars was analyzed by gas chromatography after methanolysis and sillilation.
- Peptic digestibility is measured by the method described in Directive 72/199 / EC.
- the gravimetric purity is determined by comparison of the dry residue mass obtained relative to that resulting from a chemical extraction, the latter being evaluated at about 5% of the initial dry matter.
- the pepsi digestibility of the hydrolysates thus obtained is very high, greater than 96% whatever the enzyme or the insect studied ( Figure 17 ).
- the lipid content in chitin also decreases when the pressing step is added to the process ( Figure 27 ).
- the efficiency depends mainly on the enzyme, 15% for sumizyme and up to 60% for novozyme. Regardless of the insect, this reduction is between 50% in the case of H. illucens and 58% in the case of T. molitor, when the reaction is carried out with the prolyve.
- the lipid content is less than 12%, and for non-flying insects it is even ⁇ 6%.
- the gravimetric purity is improved by the use of the pressing step. It thus goes from 48.7% to 77.1% in the case of T. molitor with the prolyve and from 33.7% to 87.9% in the case of H. illucens with the prolyve.
- the degree of acetylation is significantly affected by the addition of the pressing step in the process ( Figures 41 and 42 ). Indeed, the elimination of lipids and amino acids from hemolymph allows greater accessiility of enzymes to the surface of the cuticle, which contributes to improving the cleavage of peptide bonds of proteins linked to chitin, but also, by catalytic promiscuity, cleavage of the amide links of chtin.
- the degree of acetylation of the chitin of T. molitor resulting from the process is between 76 and 79%, whereas in the absence of the pressing step, it is at 91% and even chemical hydrolysis, carried out under drastic temperature and reagent conditions results in a degree of acetylation of 85%.
- the degree of acetylation is also affected by the process, so it goes from 83 to 74% in one case and from 100 to 95% in the other, respectively.
- the partial purification of chitin by the enzymatic route according to the process according to the invention allows the flexibility of the assembly to be maintained by the preservation of protein "filling" of the chitin structures, compared to chemical purification, while removing the protein overload. outside the structure (see Figure 43 ).
- Example 6 Process according to the invention with recovery of the protein fraction obtained from the press juice
- the Prolyve was used during the hydrolysis.
- 125 g of press cake and 125 g (wet weight, approximately 30% dry weight) of insoluble hemolymph proteins are then introduced into a three-necked flask fitted with a condenser and a magnetic stirrer, 1250 mL of water are added as well as a proteolytic enzyme with an activity equivalent to 9500 SAPU.
- the reaction is then brought to 45 ° C. for 4 hours.
- the temperature is then brought to 90 ° C. for 15 minutes, the reaction mixture is finally filtered (0.40 - 0.45 ⁇ m).
- the residue is dried for 24 hours at 70 ° C.: it is therefore the chitin obtained by the enzymatic purification route; the filtrate is frozen and is lyophilized: it is therefore the hydrolyzate.
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Description
La présente invention concerne un procédé de production d'au moins un produit d'intérêt à partir d'insectes. Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé de production de chitine et/ou de chitosan par hydrolyse enzymatique de cuticules d'insectes. Elle vise également une chitine spécifique et un hydrolysat.The present invention relates to a process for producing at least one product of interest from insects. More particularly, the invention relates to a process for producing chitin and / or chitosan by enzymatic hydrolysis of insect cuticles. It also targets a specific chitin and a hydrolyzate.
Selon l'invention, par « chitine », on entend tout type de dérivé chitinique, c'est-à-dire de dérivé de polysaccharides comportant des unités N-acétyl-glucosamine et des unités D-glucosamines, en particulier les copolymères chitine-polypeptides (parfois désignés sous l'appellation « composite chitine-polypeptides »).According to the invention, by “chitin” is meant any type of chitin derivative, that is to say of polysaccharide derivative comprising N-acetyl-glucosamine units and D-glucosamine units, in particular chitin- copolymers. polypeptides (sometimes referred to as a "chitin-polypeptide composite").
La chitine serait le deuxième polymère le plus synthétisé dans le monde vivant après la cellulose. En effet, la chitine est synthétisée par de nombreuses espèces du monde vivant: elle constitue en partie l'exosquelette des crustacés et des insectes et la paroi latérale qui entoure et protège les champignons. Plus particulièrement, chez les insectes, la chitine constitue ainsi 3 à 60% de leur exosquelette.Chitin is believed to be the second most synthesized polymer in the living world after cellulose. Indeed, chitin is synthesized by many species of the living world: it partly constitutes the exoskeleton of crustaceans and insects and the side wall that surrounds and protects fungi. More particularly, in insects, chitin thus constitutes 3 to 60% of their exoskeleton.
Par « chitosan », on entend selon la présente invention les produits de désacétylation de la chitine. La limite usuelle entre le chitosan et la chitine est déterminée par le degré d'acétylation : un composé ayant un degré d'acétylation inférieur à 50% est nommé chitosan, au-delà, un composé ayant un degré d'acétylation supérieur à 50% est nommé chitine.By “chitosan” is meant according to the present invention the deacetylation products of chitin. The usual limit between chitosan and chitin is determined by the degree of acetylation: a compound having a degree of acetylation less than 50% is called chitosan, beyond that, a compound having a degree of acetylation greater than 50% is named chitin.
Les applications de la chitine et/ou du chitosan sont nombreuses: cosmétique (composition cosmétique), médicale et pharmaceutique (composition pharmaceutique, traitement des brûlures, biomatériaux, pansements cornéens, fils chirurgicaux), diététique et alimentaire, technique (agent filtrant, texturant, floculant ou adsorbant notamment pour la filtration et dépollution de l'eau), etc. En effet, la chitine et /ou le chitosan sont des matériaux biocompatibles, biodégradables et non toxiques.The applications of chitin and / or chitosan are numerous: cosmetic (cosmetic composition), medical and pharmaceutical (pharmaceutical composition, treatment of burns, biomaterials, corneal dressings, surgical threads), dietetics and food, technique (filtering agent, texturizer, flocculant or adsorbent in particular for filtration and depollution of water), etc. Indeed, chitin and / or chitosan are biocompatible, biodegradable and non-toxic materials.
L'extraction traditionnelle de la chitine s'effectue par voie chimique à partir de crustacés, de céphalopodes, mais aussi, de manière plus exceptionnelle, de champignons. Cette voie emploie de grandes quantités de réactifs (tel que l'acide chlorhydrique, l'hydroxyde de sodium et des agents de blanchiment) qui ont pour effet de dénaturer la structure de la chitine telle qu'elle existe à l'état naturel, par exemple telle que présente dans la carapace des crustacés. En outre, la plupart des réactifs chimiques sont nocifs pour l'homme et l'environnement et génèrent d'importants volumes d'effluents à traiter. Enfin, la chitine et/ou le chitosan issu(s) de crustacés peuvent générer des réactions allergiques chez les personnes sensibles.The traditional extraction of chitin is carried out chemically from crustaceans, cephalopods, but also, more exceptionally, fungi. This route employs large amounts of reagents (such as hydrochloric acid, sodium hydroxide, and bleaches) which have the effect of denaturing the structure of chitin as it exists naturally, for example example as present in the shell of crustaceans. In addition, most chemical reagents are harmful to humans and the environment and generate significant volumes of effluents to be treated. Finally, chitin and / or chitosan obtained from crustaceans can generate allergic reactions in sensitive people.
Une autre voie d'extraction de la chitine est la voie enzymatique. Cette voie est considérée comme plus douce, permettant ainsi de mieux préserver la chitine et/ou le chitosan. Toutefois, la chitine obtenue par cette voie est d'une couleur brunâtre, nécessitant des étapes de purification afin d'obtenir une poudre valorisable, c'est-à-dire de couleur blanche. Les procédés existants comportent donc généralement une ou plusieurs étape(s) visant à débarrasser la chitine de ses impuretés, telle qu'une étape de déminéralisation à l'acide réalisée préalablement à l'hydrolyse enzymatique et/ou une étape de blanchiment de la chitine avec un agent oxydant, réalisée de manière subséquente à l'hydrolyse enzymatique. Ces deux étapes de purification de la chitine ont malheureusement pour effet d'altérer la structure chimique de la chitine.Another route for extracting chitin is the enzymatic route. This route is considered to be softer, thus making it possible to better preserve chitin and / or chitosan. However, the chitin obtained by this route is of a brownish color, requiring purification steps in order to obtain a recoverable powder, that is to say of white color. The existing methods therefore generally comprise one or more step (s) aimed at ridding the chitin of its impurities, such as an acid demineralization step carried out prior to the enzymatic hydrolysis and / or a chitin bleaching step. with an oxidizing agent, carried out subsequent to enzymatic hydrolysis. Unfortunately, these two chitin purification steps have the effect of altering the chemical structure of chitin.
Le travail des inventeurs a permis de mettre en évidence qu'il était possible d'obtenir une chitine à la fois plus pure et de structure plus proche de la structure originelle de la chitine en effectuant une étape de traitement mécanique préalable à l'hydrolyse, à savoir une étape de pressage des cuticules d'insectes.The work of the inventors made it possible to demonstrate that it was possible to obtain a chitin that is both purer and of a structure closer to the original structure of chitin by performing a mechanical treatment step prior to hydrolysis, namely a step of pressing the cuticles of insects.
L'invention concerne donc un procédé de production d'au moins un produit d'intérêt à partir d'insectes, comportant les étapes suivantes :
- (i) le broyage des cuticules d'insectes,
- (ii) le pressage des cuticules d'insectes, puis,
- (iii) l'hydrolyse enzymatique des cuticules d'insectes par une enzyme protéolytique.
- (i) crushing insect cuticles,
- (ii) pressing the insect cuticles, then,
- (iii) enzymatic hydrolysis of insect cuticles by a proteolytic enzyme.
Par « produit d'intérêt », on entend plus particulièrement la chitine et/ou le chitosan et/ou un hydrolysat.By “product of interest” is meant more particularly chitin and / or chitosan and / or a hydrolyzate.
Par « hydrolysat », on désigne un produit qui comporte des protéines, des protéines hydrolysées, des peptides, des acides aminés et/ou d'autres composés dérivés d'une protéine, susceptibles d'être obtenus par hydrolyse enzymatique de protéines.The term “hydrolyzate” denotes a product which comprises proteins, hydrolyzed proteins, peptides, amino acids and / or other compounds derived from a protein, capable of being obtained by enzymatic hydrolysis of proteins.
Le ou les produit(s) d'intérêt sont obtenus à partir d'insectes. Par « insectes », on entend des insectes à n'importe quel stade de développement, tel qu'un stade adulte, larvaire ou un stade de nymphe. De préférence, les insectes mis en oeuvre dans le procédé selon l'invention sont comestibles.The product (s) of interest are obtained from insects. By "insects" is meant insects at any stage of development, such as an adult, larval or pupa stage. Preferably, the insects used in the process according to the invention are edible.
Plus particulièrement, les insectes peuvent être choisis parmi le groupe constitué par les coléoptères, les diptères, les lépidoptères, les isoptères, les orthoptères, les hyménoptères, les blattoptères, les hémyptères, les hétéroptères, les éphéméroptères et les mécoptères, de préférence, parmi les coléoptères, les diptères, les orthoptères et les lépidoptères.More particularly, the insects can be chosen from the group consisting of Coleoptera, Diptera, Lepidoptera, Isoptera, Orthoptera, Hymenoptera, Blattoptera, Hemyptera, Heteroptera, Ephemeroptera and Mecoptera, preferably from among beetles, Diptera, Orthoptera and Lepidoptera.
Préférentiellement, les insectes sont choisis parmi le groupe constitué par Tenebrio molitor, Hermetia illucens, Galleria mellonella, Alphitobius diaperinus, Zophobas morio, Blattera fusca, Tribolium castaneum, Rhynchophorus ferrugineus, Musca domestica, Chrysomya megacephala, Locusta migratoria, Schistocerca gregaria, Acheta domesticus et Samia ricini. Preferably, the insects are chosen from the group consisting of Tenebrio molitor, Hermetia illucens, Galleria mellonella, Alphitobius diaperinus, Zophobas morio, Blattera fusca, Tribolium castaneum, Rhynchophorus ferrugineus, Musca domestica, Chrysomya megacephalus, Locusta migrator, and Locusta Achiephala, Locusta migrator Samia Ricini.
Plus préférentiellement, les insectes sont choisis parmi le groupe constitué par Tenebrio molitor, Hermetia illucens, Galleria mellonella, Alphitobius diaperinus, Zophobas morio, Blattera fusca, Musca domestica, Chrysomya megacephala, Locusta migratoria, Schistocerca gregaria, Acheta domesticus et Samia ricini, et plus préférentiellement encore, T. molitor. More preferably, the insects are chosen from the group consisting of Tenebrio molitor, Hermetia illucens, Galleria mellonella, Alphitobius diaperinus, Zophobas morio, Blattera fusca, Musca domestica, Chrysomya megacephala, Locusta migratoria, Schistocerca gregaria, Achicini domesticus, and Samia more preferably, T. molitor.
Une ou plusieurs espèces d'insectes peuvent être utilisées dans le procédé selon l'invention, de préférence une seule espèce d'insecte. Si plusieurs espèces sont utilisées, on choisira avantageusement deux espèces proches telles que par exemple, Hermetia illucens et Musca domestica. One or more species of insects can be used in the method according to the invention, preferably a single species of insect. If several species are used, two closely related species will advantageously be chosen, such as, for example, Hermetia illucens and Musca domestica.
Les insectes sont de préférence élevés et non prélevés dans la nature. Par exemple, les insectes sont élevés dans une ferme d'insectes. L'élevage des insectes dans une ferme spécifique permet non seulement de contrôler et d'éliminer les risques associés aux maladies véhiculées par des insectes, mais également de limiter les risques associés à la toxicité des produits alimentaires dérivés des insectes due par exemple à la présence d'insecticides. En outre, l'élevage permet de contrôler la qualité de l'approvisionnement en insectes et de limiter les coûts d'approvisionnement.The insects are preferably reared and not collected from the wild. For example, insects are raised on an insect farm. Raising insects on a specific farm not only controls and eliminates the risks associated with diseases carried by insects, but also limits the risks associated with the toxicity of food products derived from insects due, for example, to the presence insecticides. In addition, animal husbandry helps control the quality of insect supply and limits supply costs.
Par « cuticules d'insectes », on vise non seulement les cuticules une fois celles-ci séparées des insectes, mais également les cuticules incluant tout ou partie des autres constituants de l'insecte, y compris l'insecte dans son intégralité. En effet, il est possible d'appliquer le procédé selon l'invention à l'insecte complet, tels que des insectes broyés, ou bien à seulement une partie des insectes comportant les cuticules, par exemple les exuvies et/ou les mues d'insectes, séparées naturellement et collectées par un procédé adéquat.The term “insect cuticles” refers not only to the cuticles once they have been separated from the insects, but also to the cuticles including all or some of the other constituents of the insect, including the insect in its entirety. Indeed, it is possible to apply the method according to the invention to the complete insect, such as crushed insects, or else to only a part of the insects comprising the cuticles, for example the exuviae and / or the moults of insects, naturally separated and collected by a suitable process.
La cuticule est la couche externe (ou exosquelette) sécrétée par l'épiderme des insectes. Elle est en général formée de trois couches :
- l'épicuticule, qui est la couche la plus fine et la plus externe de la cuticule (inférieure à 4 µm) ; cette couche est imperméable à l'eau et comporte une couche de cire imperméabilisante, ainsi que des protéines et de la chitine, en quantité moindre ;
- l'exocuticule, qui est la couche intermédiaire de la cuticule ; elle est composée essentiellement de protéines durcies, les tannées, qui sont responsables de la rigidité de la cuticule, de chitine et éventuellement de mélanine ; et
- l'endocuticule, qui est une couche fine, flexible, constituée d'un mélange de protéines et de chitine.
- the epicuticle, which is the thinnest and outermost layer of the cuticle (less than 4 µm); this layer is waterproof and has a waterproof wax layer, along with protein and chitin, in less quantity;
- the exocuticle, which is the middle layer of the cuticle; it is essentially composed of hardened proteins, the tanned ones, which are responsible for the rigidity of the cuticle, of chitin and possibly of melanin; and
- the endocuticle, which is a thin, flexible layer made up of a mixture of protein and chitin.
Le pressage des cuticules d'insectes a pour objectif principal d'éliminer un jus de presse riche en matière grasse et/ou d'enrichir le gâteau de presse en substrat pour l'hydrolyse.The main objective of pressing insect cuticles is to eliminate a press juice rich in fat and / or to enrich the press cake with a substrate for hydrolysis.
Dans le procédé selon l'invention, le pressage des cuticules d'insectes permet d'obtenir un gâteau de presse comportant une teneur en huile (ou lipides) inférieure ou égale à 20%, préférentiellement, inférieure ou égale à 15%, plus préférentiellement, inférieure ou égale à 12%, encore plus préférentiellement, inférieure ou égale à 10%.In the method according to the invention, the pressing of the insect cuticles makes it possible to obtain a press cake comprising an oil (or lipid) content of less than or equal to 20%, preferably less than or equal to 15%, more preferably , less than or equal to 12%, even more preferably, less than or equal to 10%.
Dans la présente demande, les gammes de valeurs s'entendent bornes incluses. De même, lorsqu' « environ » ou « de l'ordre de » précède un nombre, cela équivaut à plus ou moins 10% de la valeur de ce nombre.In the present application, the ranges of values are understood to be limits included. Likewise, when "about" or "of the order of" precedes a number, it is equivalent to plus or minus 10% of the value of that number.
Par ailleurs, afin d'enrichir le gâteau de presse en substrat pour l'hydrolyse, le pressage des cuticules d'insectes permet d'obtenir un gâteau de presse présentant une teneur en matière sèche comprise entre 30% et 60%, préférentiellement, comprise entre 40% et 55%, et plus préférentiellement comprise entre 45% et 50%.Furthermore, in order to enrich the press cake with a substrate for hydrolysis, pressing the insect cuticles makes it possible to obtain a press cake having a dry matter content of between 30% and 60%, preferably of between between 40% and 55%, and more preferably between 45% and 50%.
Tout système de presse peut être utilisé pour réaliser le pressage des cuticules d'insectes, tel que par exemple, une presse mono-vis ou bi-vis (presse bi-vis de type Angel), un filtre-presse (filtre-presse de type Choquenet), une presse à plateaux, etc. Ces systèmes sont bien connus de l'homme du métier qui est à même de déterminer les conditions de pressage afin d'obtenir les teneurs en huile et/ou en eau mentionnées ci-avant.Any press system can be used to press insect cuticles, such as, for example, a single-screw or twin-screw press (Angel-type twin-screw press), a filter press (filter press of Choquenet type), a platen press, etc. These systems are well known to those skilled in the art who are able to determine the pressing conditions in order to obtain the oil and / or water contents mentioned above.
Dans le procédé selon l'invention, le pressage des cuticules d'insectes est suivi d'une hydrolyse enzymatique.In the method according to the invention, the pressing of the insect cuticles is followed by enzymatic hydrolysis.
De préférence, l'hydrolyse enzymatique est effectuée par au moins une enzyme protéolytique, de préférence une protéase. Dans la présente demande, les noms ou suffixes « peptidase » et « protéase » sont utilisés indifféremment pour désigner une enzyme lysant une liaison peptidique des protéines. Avantageusement, celle-ci est effectuée pendant une durée de 4 à 8h, préférentiellement, pendant 4 à 5h, à une température de 40 à 60°C, préférentiellement, 45 à 55°C et à un pH compris entre 6 et 8, préférentiellement entre 6,5 et 7,5.Preferably, the enzymatic hydrolysis is carried out by at least one proteolytic enzyme, preferably a protease. In the present application, the names or suffixes “peptidase” and “protease” are used interchangeably to designate an enzyme lysing a peptide bond of proteins. Advantageously, this is carried out for a period of 4 to 8 hours, preferably, for 4 to 5 hours, at a temperature of 40 to 60 ° C, preferably 45 to 55 ° C and at a pH between 6 and 8, preferably between 6.5 and 7.5.
L'hydrolyse enzymatique peut être réalisée avec une seule protéase ou alternativement avec un mélange d'enzymes contenant au moins une protéase, plus préférentiellement un mélange d'enzymes contenant plusieurs protéases, tel qu'un mélange contenant une endoprotéase et une exoprotéase, ou une protéase et une polysaccharase.The enzymatic hydrolysis can be carried out with a single protease or alternatively with a mixture of enzymes containing at least one protease, more preferably a mixture of enzymes containing several proteases, such as a mixture containing an endoprotease and an exoprotease, or a protease and a polysucrase.
De préférence, la protéase est choisie parmi le groupe constitué par les aminopeptidases, les métallocarboxypeptidases, les endopeptidases sérine, les endopeptidases cystéine, les endopeptidases aspartiques, les métalloendopeptidases.Preferably, the protease is chosen from the group consisting of aminopeptidases, metallocarboxypeptidases, serine endopeptidases, cysteine endopeptidases, aspartic endopeptidases and metalloendopeptidases.
Avantageusement, les enzymes peuvent être choisies parmi les suivantes :
Avantageusement, l'enzyme mise en œuvre lors de l'hydrolyse est une endopeptidases aspartique, telle que la Prolyve NP. Ce type d'enzyme permet d'obtenir de très bons résultats en terme de pureté de la chitine obtenue, en particulier lorsque ce type d'enzyme est appliqué à l'hydrolyse d'un gâteau de presse obtenu à partir de coléoptères et plus particulièrement de T. molitor. Advantageously, the enzyme used during the hydrolysis is an aspartic endopeptidases, such as Prolyve NP. This type of enzyme makes it possible to obtain very good results in terms of the purity of the chitin obtained, in particular when this type of enzyme is applied to the hydrolysis of a press cake obtained from beetles and more particularly by T. molitor.
L'enzyme ou le mélange d'enzymes est introduit(e) à une quantité allant de 0,2 à 10 % en poids de matière sèche estimé, préférentiellement de 0,4 à 8% en poids et plus préférentiellement de 0,5 à 2%. Par « poids de matière sèche estimé », on vise plus particulièrement le poids de matière sèche d'insectes ou de partie(s) d'insectes, tel qu'on peut l'estimer lors de l'entrée en étape d'hydrolyse enzymatique.The enzyme or the mixture of enzymes is introduced in an amount ranging from 0.2 to 10% by weight of estimated dry matter, preferably from 0.4 to 8% by weight and more preferably from 0.5 to 2%. The term “estimated dry matter weight” more particularly refers to the dry matter weight of insects or insect part (s), as can be estimated when entering the enzymatic hydrolysis step. .
En termes d'activité enzymatique, la quantité d'enzyme ou de mélange d'enzymes introduite est équivalente à une activité comprise entre 2000 et 5000 SAPU (« Spectrophotometric Acid Protease Unit », décrit dans l'Exemple 5 ci-après), de préférence comprise entre 3000 et 4000 SAPU, pour 100 g en poids humide, avec une humidité de 30 à 70%, de substrat à transformer, c'est-à-dire de matière d'insectes ou de partie(s) d'insectes hydratée.In terms of enzymatic activity, the quantity of enzyme or mixture of enzymes introduced is equivalent to an activity of between 2000 and 5000 SAPU (“ Spectrophotometric Acid Protease Unit ”, described in Example 5 below), of preferably between 3000 and 4000 SAPU, per 100 g wet weight, with a humidity of 30 to 70%, of the substrate to be transformed, that is to say of insect material or hydrated insect part (s).
Avantageusement, l'étape d'hydrolyse enzymatique s'effectue en présence d'eau, telle que de l'eau douce. La quantité d'eau mise en oeuvre lors de l'hydrolyse enzymatique est déterminée de la façon suivante : le ratio du volume d'eau en mL sur le poids en g d'insecte est de préférence compris entre 0,3 et 10, plus préférentiellement entre 0,5 et 5, encore plus préférentiellement entre 0,7 et 3, encore plus préférentiellement de l'ordre de 1. On notera que ce ratio correspond également au ratio du poids d'eau sur le poids d'insecte, la masse volumique de l'eau étant de 1,0 g/mL dans les conditions normales de température et de pression.Advantageously, the enzymatic hydrolysis step is carried out in the presence of water, such as fresh water. The amount of water used during the enzymatic hydrolysis is determined as follows: the ratio of the volume of water in mL to the weight in g of insect is preferably between 0.3 and 10, more preferably between 0.5 and 5, even more preferably between 0.7 and 3, even more preferably of the order of 1. It will be noted that this ratio also corresponds to the ratio of the weight of water to the weight of the insect, the density of water being 1.0 g / mL under normal conditions of temperature and pressure.
Le procédé selon l'invention permet l'obtention d'une chitine ayant un degré de pureté (ou pureté gravimétrique) compris entre 40 et 90%, préférentiellement entre 50 et 90%, plus préférentiellement compris entre 60 et 85%, et encore plus préférentiellement de l'ordre de 80% (voir l'Exemple 2 et la
De plus, le procédé selon l'invention permet l'obtention d'un hydrolysat présentant un certain nombre de propriétés avantageuses, en particulier en terme de digestibilité, de teneur en lipides et/ou protéines, de taille de protéine ou de composition en acides aminés.In addition, the process according to the invention makes it possible to obtain a hydrolyzate exhibiting a certain number of advantageous properties, in particular in terms of digestibility, of lipid and / or protein content, of protein size or of acid composition. amines.
Le procédé selon l'invention comporte une étape de broyage préalable à l'étape de pressage.The method according to the invention comprises a grinding step prior to the pressing step.
Cette étape de broyage a pour objectif de réduire les cuticules et/ou les insectes en particules afin de faciliter l'accès des enzymes au substrat lors de l'hydrolyse enzymatique. Cette étape permet également, lorsqu'elle est suivie d'une étape de pressage, de faciliter l'élimination du jus de presse et l'isolation de la matière solide.The purpose of this grinding step is to reduce the cuticles and / or the insects into particles in order to facilitate the access of the enzymes to the substrate during the enzymatic hydrolysis. This step also makes it possible, when it is followed by a pressing step, to facilitate the elimination of the press juice and the isolation of the solid material.
Cette étape de broyage permet également d'améliorer la répartition des lipides issus de l'insecte entre le gâteau de presse et le jus de presse issus du pressage. En effet, comme cela est illustré en
Plus particulièrement, dans le procédé selon l'invention, le broyage et le pressage des cuticules d'insectes permet d'obtenir un gâteau de presse comportant une teneur en lipides (ou huile) inférieure ou égale à 15%, préférentiellement, inférieure ou égale à 12%, encore plus préférentiellement, inférieure ou égale à 10%.More particularly, in the process according to the invention, the grinding and pressing of the insect cuticles makes it possible to obtain a press cake comprising a lipid (or oil) content of less than or equal to 15%, preferably less than or equal at 12%, even more preferably, less than or equal to 10%.
Le broyage peut avantageusement être effectué avec un broyeur mixeur, tel qu'un broyeur mixeur à couteaux.The grinding can advantageously be carried out with a mixer mill, such as a mixer mill with knives.
De préférence, à l'issue du broyage, la taille des particules d'insectes est inférieure à 1 cm (plus grande taille de particule observable à l'aide d'un microscope), de préférence inférieure à 0,5 cm, plus préférentiellement encore, une taille comprise entre 300 µm et 0,5 cm, préférentiellement 500 µm et 0,5 cm et encore plus préférentiellement entre 500 µm et 1 mm.Preferably, after grinding, the size of the insect particles is less than 1 cm (largest particle size observable using a microscope), preferably less than 0.5 cm, more preferably again, a size of between 300 μm and 0.5 cm, preferably 500 μm and 0.5 cm and even more preferably between 500 μm and 1 mm.
Afin de faciliter le broyage, une quantité d'eau peut être ajoutée. Cette quantité d'eau est déterminée de la façon suivante : le ratio du volume d'eau en mL sur le poids en g d'insecte est de préférence compris entre 0,3 et 10, plus préférentiellement entre 0,5 et 5, encore plus préférentiellement entre 0,7 et 3, encore plus préférentiellement de l'ordre de 1.In order to facilitate the grinding, a quantity of water can be added. This quantity of water is determined as follows: the ratio of the volume of water in mL to the weight in g of insect is preferably between 0.3 and 10, more preferably between 0.5 and 5, again more preferably between 0.7 and 3, even more preferably of the order of 1.
Avantageusement, le procédé selon l'invention comporte également une étape d'abattage des insectes préalable à l'étape de pressage et/ou de broyage.Advantageously, the method according to the invention also comprises a step of slaughtering the insects prior to the step of pressing and / or grinding.
Cette étape d'abattage peut s'effectuer par des méthodes classiques d'élevage d'animaux à sang froid et/ou de petite taille (crustacés, poissons, escargots, etc.), tels que le froid (congélation), le chaud (ébouillantage), la privation d'oxygène, etc. Avantageusement, l'étape d'abattage des insectes est effectuée par ébouillantage. L'ébouillantage permet non seulement d'abattre les insectes, mais également d'abaisser la charge microbienne (réduction du risque d'altération et sanitaire) et d'inactiver les enzymes internes des insectes pouvant déclencher une autolyse, et ainsi un brunissement rapide de ceux-ci. Cet ébouillantage est réalisé de manière à provoquer la mort le plus rapidement possible, dans le respect du bien-être animal, et selon les préconisations scientifiques.This slaughter step can be carried out by conventional methods of rearing cold-blooded and / or small animals (crustaceans, fish, snails, etc.), such as cold (freezing), heat ( scalding), oxygen deprivation, etc. Advantageously, the step of slaughtering the insects is carried out by scalding. Scalding not only kills insects, but also lowers the microbial load (reduced risk of spoilage and health) and inactivates internal enzymes in insects that can trigger autolysis, and thus rapid browning of the insects. these. This scalding is carried out in such a way as to cause death as quickly as possible, while respecting animal welfare, and according to scientific recommendations.
Alternativement, l'abattage peut être effectué par blanchiment. Le blanchiment présente les mêmes avantages cités ci-avant que l'ébouillantage.Alternatively, slaughter can be done by blanching. Bleaching has the same advantages mentioned above as scalding.
Avantageusement, les insectes sont abattus, par exemple par ébouillantage ou blanchiment, puis broyés avant d'être pressés.Advantageously, the insects are slaughtered, for example by scalding or bleaching, then crushed before being pressed.
De préférence, l'étape d'ébouillantage est réalisée dans l'eau, telle que de l'eau douce, à une température de 95 à 105°C, préférentiellement de l'ordre de 100°C et pendant une durée de 2 à 20 min, préférentiellement, 5 à 15 min.Preferably, the scalding step is carried out in water, such as fresh water, at a temperature of 95 to 105 ° C, preferably of the order of 100 ° C and for a period of 2 to 20 min, preferably 5 to 15 min.
La quantité d'eau introduite à cette étape d'ébouillantage est déterminée de la façon suivante : le ratio du volume d'eau en mL sur le poids en g d'insecte est de préférence compris entre 0,3 et 10, plus préférentiellement entre 0,5 et 5, encore plus préférentiellement entre 0,7 et 3, encore plus préférentiellement de l'ordre de 1.The amount of water introduced at this scalding step is determined as follows: the ratio of the volume of water in mL to the weight in g of insect is preferably between 0.3 and 10, more preferably between 0.5 and 5, even more preferably between 0.7 and 3, even more preferably of the order of 1.
Alternativement, l'étape de blanchiment est réalisée à la vapeur d'eau et/ou à l'eau à une température comprise entre 80°C et 130°C, de préférence entre 90°C et 120°C.Alternatively, the bleaching step is carried out with steam and / or with water at a temperature between 80 ° C and 130 ° C, preferably between 90 ° C and 120 ° C.
Le procédé selon l'invention peut comporter, en outre, une étape de traitement des cuticules des insectes par un agent oxydant préalablement à l'hydrolyse enzymatique.The method according to the invention may further comprise a step of treating the cuticles of insects with an oxidizing agent prior to enzymatic hydrolysis.
De préférence, dans le procédé selon l'invention, l'agent oxydant mis en oeuvre lors du traitement des cuticules est choisi parmi le groupe constitué par le peroxyde d'hydrogène, le permanganate de potassium, l'ozone et l'hypochlorite de sodium, plus préférentiellement encore, le peroxyde d'hydrogène.Preferably, in the process according to the invention, the oxidizing agent used during the treatment of the cuticles is chosen from the group consisting of hydrogen peroxide, potassium permanganate, ozone and sodium hypochlorite , more preferably still, hydrogen peroxide.
Avantageusement, lorsque l'agent oxydant est le peroxyde d'hydrogène, la quantité introduite de cet agent pour le traitement des cuticules d'insectes est telle que la teneur en peroxyde d'hydrogène est comprise entre 1 et 33% en poids sur le poids total d'insectes, préférentiellement, entre 2 et 12% en poids sur le poids total d'insectes, préférentiellement de l'ordre de 6% en poids.Advantageously, when the oxidizing agent is hydrogen peroxide, the amount of this agent introduced for the treatment of insect cuticles is such that the hydrogen peroxide content is between 1 and 33% by weight on the weight. total of insects, preferably between 2 and 12% by weight on the total weight of insects, preferably of the order of 6% by weight.
Préférentiellement, le traitement de cuticules d'insectes par l'agent oxydant s'effectue en présence d'eau, telle que de l'eau douce. Avantageusement, la quantité d'eau mise en oeuvre lors du traitement des cuticules est déterminée de la façon suivante : le ratio du volume d'eau en mL sur le poids en g d'insecte est de préférence compris entre 0,3 et 10, plus préférentiellement entre 0,5 et 5, encore plus préférentiellement entre 0,7 et 3, encore plus préférentiellement de l'ordre de 1.Preferably, the treatment of insect cuticles with the oxidizing agent is carried out in the presence of water, such as fresh water. Advantageously, the amount of water used during the treatment of the cuticles is determined as follows: the ratio of the volume of water in mL to the weight in g of insect is preferably between 0.3 and 10, more preferably between 0.5 and 5, even more preferably between 0.7 and 3, even more preferably of the order of 1.
Le traitement des cuticules d'insectes avec l'agent oxydant peut être effectué pendant l'une ou plusieurs des étapes ci-après :
- concomitamment avec l'ébouillantage et/ou après l'étape d'ébouillantage, plus préférentiellement concomitamment avec l'ébouillantage. Alternativement, concomitamment avec le blanchiment et/ou après l'étape de blanchiment, plus préférentiellement concomitamment avec le blanchiment. Plus particulièrement, lorsque le traitement des cuticules d'insectes est effectué pendant l'ébouillantage ou le blanchiment, l'agent oxydant peut être avantageusement ajouté à l'eau utilisée pour ébouillanter les insectes.
- avant, concomitamment et/ou après le broyage. Plus particulièrement, lorsque le traitement des cuticules d'insectes est effectué pendant le broyage, l'agent oxydant peut être avantageusement ajouté à l'eau utilisée pour le broyage.
- avant et/ou concomitamment avec le pressage.
- lors d'une étape spécifique de traitement des cuticules d'insectes.
- concomitantly with scalding and / or after the scalding step, more preferably concomitantly with scalding. Alternatively, concomitantly with the bleaching and / or after the bleaching step, more preferably concomitantly with the bleaching. More particularly, when the treatment of insect cuticles is carried out during scalding or bleaching, the oxidizing agent can be advantageously added to the water used for scalding the insects.
- before, concomitantly and / or after grinding. More particularly, when the treatment of insect cuticles is carried out during grinding, the oxidizing agent can be advantageously added to the water used for the grinding.
- before and / or concomitantly with pressing.
- during a specific stage of treatment of insect cuticles.
Avantageusement, l'hydrolyse enzymatique peut être suivie d'une étape d'inactivation thermique visant à inactiver l'enzyme ou le mélange d'enzymes mis en oeuvre lors de l'hydrolyse enzymatique.Advantageously, the enzymatic hydrolysis can be followed by a thermal inactivation step aimed at inactivating the enzyme or the mixture of enzymes used during the enzymatic hydrolysis.
A l'issue d'un procédé selon l'invention, la chitine peut être récupérée par pressage ou centrifugation du milieu de réaction de l'hydrolyse enzymatique. A ce stade, un co-produit de la chitine est également récupéré, à savoir un hydrolysat.At the end of a process according to the invention, the chitin can be recovered by pressing or centrifuging the reaction medium for the enzymatic hydrolysis. At this stage, a chitin co-product is also recovered, namely a hydrolyzate.
Un mode de réalisation préférentiel d'un procédé selon l'invention est plus détaillé ci-après.A preferred embodiment of a method according to the invention is more detailed below.
En particulier, ce mode de réalisation préférentiel décrit diverses étapes avantageuses pour un procédé selon l'invention, telles que des étapes de purification douce de la chitine : un second pressage, des lavages, filtration et séchage éventuels.In particular, this preferred embodiment describes various advantageous steps for a process according to the invention, such as steps of gentle purification of the chitin: a second pressing, possible washing, filtration and drying.
Enfin, la chitine étant généralement commercialisée sous forme de poudre, un second broyage peut également être réalisé. Celui-ci peut également être effectué afin de favoriser la réaction de désacétylation, qui permet de préparer du chitosan à partir de chitine. Les conditions de la réaction de désacétylation sont plus amplement décrites à l'étape 10 du mode de réalisation préférentiel détaillé ci-après.Finally, since chitin is generally sold in powder form, a second grinding can also be carried out. This can also be carried out in order to promote the deacetylation reaction, which makes it possible to prepare chitosan from chitin. The conditions of the deacetylation reaction are more fully described in
Un procédé particulièrement avantageux de production de chitine à partir de cuticules d'insectes, comporte les étapes suivantes :
- a) l'abattage des insectes,
- b) le broyage des insectes,
- c) le pressage des insectes,
- d) l'hydrolyse enzymatique des cuticules d'insectes par une enzyme protéolytique,
- e) la récupération de la chitine,
- (a) the killing of insects,
- b) crushing insects,
- c) pressing of insects,
- d) enzymatic hydrolysis of insect cuticles by a proteolytic enzyme,
- e) recovery of chitin,
Les modes de réalisation préférés des diverses étapes a) à e) ainsi que le traitement avec l'agent oxydant sont tels qu'indiqués ci-avant ou dans l'étape correspondante dans le mode de réalisation préférentiel ci-après.The preferred embodiments of the various steps a) to e) as well as the treatment with the oxidizing agent are as indicated above or in the corresponding step in the preferred embodiment below.
L'invention concerne également une chitine, telle qu'une chitine susceptible d'être obtenue par un procédé selon l'invention. Grâce aux conditions douces employées dans le procédé selon l'invention, cette chitine possède une structure proche de la chitine telle que présente à l'état naturel dans la cuticule de l'insecte tout en ayant un haut degré de pureté, tel qu'un degré de pureté compris entre 40 et 90%, préférentiellement entre 50 et 90%, plus préférentiellement compris entre 60 et 85%, et encore plus préférentiellement de l'ordre de 80%.The invention also relates to a chitin, such as a chitin obtainable by a process according to the invention. Thanks to the mild conditions employed in the process according to the invention, this chitin has a structure close to chitin as present in the natural state in the cuticle of the insect while having a high degree of purity, such as degree of purity between 40 and 90%, preferably between 50 and 90%, more preferably between 60 and 85%, and even more preferably of the order of 80%.
La chitine susceptible d'être obtenue par un procédé selon l'invention présente au moins l'une quelconque des propriétés avantageuses suivantes :
- un taux de cendre inférieur à 4%, préférentiellement inférieur à 3,5%, plus préférentiellement inférieur ou égal à 2,5% (en particulier lorsque la chitine est préparée à partir d'insectes végétariens), plus préférentiellement inférieur à 2%, et encore plus préférentiellement inférieur ou égal à 1,5% (en particulier lorsque la chitine est préparée à partir de T. molitor), et encore plus préférentiellement inférieur à 1% en poids sur le poids total de matière sèche,
- degré de pureté (ou pureté gravimétrique) compris entre 40 et 90%, préférentiellement entre 50 et 90%, plus préférentiellement compris entre 60 et 85%, et encore plus préférentiellement de l'ordre de 80%,
- une abondance fonctionnelle en surface présentant un ratio (C-O)/(C-H) compris
0,30entre et 0,56, préférentiellement,entre 0,31et 0,53, - Taux de lipides ≤14% en poids total sur le poids total de matière sèche,
- Taux de lipides ≤5% lorsque la chitine est préparée à partir d'insectes non volants,
- Total des acides aminés ≤45%,
- Total des acides aminés ≤16% lorsque la chitine est préparée à partir d'insectes volants,
- Taux d'abondance relative de au moins 3 quelconque acides aminés parmi ALA, GLY, LEU, PRO, SER, TYR, VAL ≤10%,
- Taux d'abondance relative de LEU, PRO, VAL ≤10% lorsque la chitine est préparée à partir de T. molitor,
- Taux d'abondance relative de ALA ≤12% lorsque la chitine est préparée à partir de T. molitor,
- Pureté colorimétrique ≥40%,
- Pureté colorimétrique ≥50% lorsque la chitine est préparée avec l'enzyme prolyve NP lors de l'hydrolyse enzymatique,
- Pureté par différence ≥45%, préférentiellement ≥49%,
- Pureté par différence ≥52% lorsque la chitine est préparée à partir de T. molitor,
- Pureté par différence ≥70% lorsque la chitine est préparée à partir d'insectes volants,
- Degré d'acétylation ≥70% et degré de cristallinité ≤0,61,
- Degré d'acétylation ≥70% et degré de cristallinité ≥0,42.
- an ash content of less than 4%, preferably less than 3.5%, more preferably less than or equal to 2.5% (in particular when the chitin is prepared from vegetarian insects), more preferably less than 2%, and even more preferably less than or equal to 1.5% (in particular when the chitin is prepared from T. molitor ), and even more preferably less than 1% by weight on the total weight of dry matter,
- degree of purity (or gravimetric purity) of between 40 and 90%, preferably between 50 and 90%, more preferably between 60 and 85%, and even more preferably of the order of 80%,
- a functional surface abundance exhibiting a (CO) / (CH) ratio of between 0.30 and 0.56, preferably between 0.31 and 0.53,
- Lipid content ≤14% by total weight on the total weight of dry matter,
- Lipid level ≤5% when chitin is prepared from non-flying insects,
- Total Amino Acids ≤45%,
- Total Amino Acids ≤16% when chitin is prepared from flying insects,
- Relative abundance rate of at least 3 any amino acids among ALA, GLY, LEU, PRO, SER, TYR, VAL ≤10%,
- Relative abundance rate of LEU, PRO, VAL ≤10% when chitin is prepared from T. molitor,
- Relative abundance rate of ALA ≤12% when chitin is prepared from T. molitor,
- Colorimetric purity ≥40%,
- Colorimetric purity ≥50% when chitin is prepared with the enzyme prolyve NP during enzymatic hydrolysis,
- Purity by difference ≥45%, preferably ≥49%,
- Purity by difference ≥52% when chitin is prepared from T. molitor,
- Purity by difference ≥70% when chitin is prepared from flying insects,
- Acetylation degree ≥70% and crystallinity degree ≤0.61,
- Degree of acetylation ≥70% and degree of crystallinity ≥0.42.
La chitine selon l'invention comporte un taux d'acides aminés inférieur ou égal à 45% en poids sur le poids total de matière sèche, un taux de cendres inférieur ou égal à 2,5% en poids sur le poids total de matière sèche, une pureté par différence supérieure ou égale à 45%, un degré d'acétylation supérieur ou égal à 70% et un degré de cristallinité supérieur ou égal à 0,42.The chitin according to the invention comprises an amino acid level less than or equal to 45% by weight on the total weight of dry matter, an ash level less than or equal to 2.5% by weight on the total weight of dry matter , a purity by difference greater than or equal to 45%, a degree of acetylation greater than or equal to 70% and a degree of crystallinity greater than or equal to 0.42.
De préférence, la chitine présente toutes les propriétés ci-avant.Preferably, the chitin exhibits all of the above properties.
Toutes les unités et méthodes de mesure des caractéristiques indiquées ci-avant sont décrites dans les Exemples et, plus particulièrement, dans l'Exemple 5.All the units and methods of measurement of the characteristics indicated above are described in the Examples and, more particularly, in Example 5.
Un procédé particulièrement avantageux de production d'un hydrolysat à partir d'insectes comporte les étapes suivantes :
- a) l'abattage des insectes,
- b) le broyage des insectes,
- c) le pressage des insectes,
- d) l'hydrolyse enzymatique des cuticules d'insectes par une enzyme protéolytique,
- e) la récupération de l'hydrolysat,
- (a) the killing of insects,
- b) crushing insects,
- c) pressing of insects,
- d) enzymatic hydrolysis of insect cuticles by a proteolytic enzyme,
- e) recovery of the hydrolyzate,
Les modes de réalisation préférés des diverses étapes a) à e) ainsi que le traitement avec l'agent oxydant sont tels qu'indiqués ci-avant ou dans l'étape correspondante dans le mode de réalisation préférentiel ci-après.The preferred embodiments of the various steps a) to e) as well as the treatment with the oxidizing agent are as indicated above or in the corresponding step in the preferred embodiment below.
L'invention concerne également un hydrolysat, tel qu'un hydrolysat susceptible d'être obtenu par un procédé selon l'invention.The invention also relates to a hydrolyzate, such as a hydrolyzate obtainable by a process according to the invention.
L'hydrolysat susceptible d'être obtenu par un procédé selon l'invention présente au moins l'une quelconque des propriétés avantageuses suivantes :
- un taux de cendre inférieur à 4%, préférentiellement inférieur à 3% en poids (en particulier lorsque l'hydrolysat est préparé à partir d'insectes végétariens) sur le poids total de matière sèche,
- une excellente digestibilité, en particulier une digestibilité pepsique, supérieure à 95%, préférentiellement supérieure ou égale à 96% et plus préférentiellement supérieure ou égale à 98%, et plus particulièrement supérieure ou égale à 99%, la digestibilité pepsique ayant été mesurée selon une méthode conforme à la directive 72/188/EEC ;
- une teneur en protéines/peptides supérieure ou égale à 70%, préférentiellement supérieure ou égale à 71%, et plus préférentiellement supérieure ou égale à 75%, et plus préférentiellement supérieure ou égale à 80% (en particulier, lorsque l'hydrolysat est préparé à partir d'insectes non volant) ;
- une teneur en protéines hydrosolubles présentant une taille supérieure à 12400 g/mol, inférieure à 20%, de préférence, inférieure à 18% en poids sur le poids total de protéines hydrosolubles ;
- une teneur en lipides inférieure à 14%, préférentiellement inférieure à 10%, plus préférentiellement inférieure ou égale à 5% (en particulier lorsque l'hydrolysat est préparé à partir d'insectes non volants), plus préférentiellement inférieure ou égale à 2%, et encore plus préférentiellement inférieure ou égale à 1% ;
- une composition dans laquelle les acides aminés les plus abondants sont la proline, l'alanine, la leucine, l'acide aspartique, la glutamine et/ou la valine. Par « plus abondant », on entend une quantité relative de l'acide aminé dans la composition supérieure à 5%, préférentiellement supérieure à 7% en poids sur le poids total d'acides aminés. La forte teneur en proline s'avère particulièrement intéressante ;
- Taux d'abondance relative de au moins 5 quelconques acides aminés choisis parmi ASP, GLU, ALA, GLY, LEU, PRO, TYR, VAL, LYS ≥6% ;
- Taux d'abondance relative de au moins 3 quelconques acides aminés choisis parmi ASP, GLU, ALA, LEU, PRO, TYR, VAL ≥8%.
- an ash content of less than 4%, preferably less than 3% by weight (in particular when the hydrolyzate is prepared from vegetarian insects) on the total weight of dry matter,
- excellent digestibility, in particular a pepsi digestibility, greater than 95%, preferably greater than or equal to 96% and more preferably greater than or equal to 98%, and more particularly greater than or equal to 99%, the pepsi digestibility having been measured according to a method in accordance with Directive 72/188 / EEC;
- a protein / peptide content greater than or equal to 70%, preferably greater than or equal to 71%, and more preferably greater than or equal to 75%, and more preferably greater than or equal to 80% (in particular, when the hydrolyzate is prepared from non-flying insects);
- a water-soluble protein content having a size greater than 12400 g / mol, less than 20%, preferably less than 18% by weight on the total weight of water-soluble proteins;
- a lipid content of less than 14%, preferably less than 10%, more preferably less than or equal to 5% (in particular when the hydrolyzate is prepared from non-flying insects), more preferably less than or equal to 2%, and even more preferably less than or equal to 1%;
- a composition in which the most abundant amino acids are proline, alanine, leucine, aspartic acid, glutamine and / or valine. By “more abundant” is meant a relative amount of amino acid in the composition greater than 5%, preferably greater than 7% by weight on the total weight of amino acids. The high proline content is particularly interesting;
- Relative abundance rate of at least any 5 amino acids selected from ASP, GLU, ALA, GLY, LEU, PRO, TYR, VAL, LYS ≥6%;
- Relative abundance rate of at least any 3 amino acids selected from ASP, GLU, ALA, LEU, PRO, TYR, VAL ≥8%.
Plus particulièrement, par « protéines hydrosolubles », on entend, parmi les protéines (ou protéines brutes), celles qui sont solubles dans une solution aqueuse dont le pH est compris entre 6 et 8, avantageusement entre 7,2 et 7,6.More particularly, the term “water-soluble proteins” means, among proteins (or crude proteins), those which are soluble in an aqueous solution whose pH is between 6 and 8, advantageously between 7.2 and 7.6.
De préférence, la solution aqueuse est une solution tampon dont le pH est compris entre 6 et 8, avantageusement entre 7,2 et 7,6.Preferably, the aqueous solution is a buffer solution the pH of which is between 6 and 8, advantageously between 7.2 and 7.6.
Préférentiellement, la solution tampon est une solution phosphate NaCl, dont le pH est égale à 7,4 ± 0,2.Preferably, the buffer solution is an NaCl phosphate solution, the pH of which is equal to 7.4 ± 0.2.
L'hydrolysat selon l'invention comporte au moins 40% de protéines en poids sur le poids total de matière sèche, un taux de cendre inférieur à 3% en poids sur le poids total de matière sèche, et un taux de protéines hydrosolubles ayant une taille supérieure à 12400 g/mol inférieur à 50%, préférentiellement inférieure à 43%.The hydrolyzate according to the invention comprises at least 40% of proteins by weight on the total weight of dry matter, an ash content of less than 3% by weight on the total weight of dry matter, and a rate of water-soluble proteins having a size greater than 12400 g / mol less than 50%, preferably less than 43%.
Par « insecte végétarien », on vise un insecte qui n'a pas de protéines animales dans son régime alimentaire habituel. A titre d'exemple d'insecte végétarien, on peut citer les coléoptères, les lépidoptères ou les orthoptères.The term “vegetarian insect” is intended to mean an insect which does not have animal proteins in its usual diet. By way of example of a vegetarian insect, mention may be made of coleoptera, lepidoptera or orthoptera.
Par « insecte volant », on vise un insecte qui est capable de voler à l'âge adulte, contrairement à un insecte dit « non volant ». A titre d'exemple d'insecte volant, on peut citer les lépidoptères ou les diptères. A titre d'exemple d'insecte non volant, on peut citer les coléoptères ou les orthoptères.By "flying insect" we mean an insect which is able to fly at age adult, unlike a so-called "non-flying" insect. By way of example of a flying insect, there may be mentioned the Lepidoptera or the Diptera. By way of example of a non-flying insect, mention may be made of coleoptera or orthoptera.
Toutes les unités et méthodes de mesure des caractéristiques indiquées ci-avant sont décrites dans les Exemples et, plus particulièrement, dans l'Exemple 5.All the units and methods of measurement of the characteristics indicated above are described in the Examples and, more particularly, in Example 5.
De préférence, l'hydrolysat présente toutes les propriétés ci-avant.Preferably, the hydrolyzate has all of the above properties.
On notera en particulier que l'hydrolysat peut être distingué de tout autre type d'hydrolysat par sa teneur en glucosamine, et/ou l'un de ses dérivés (préférentiellement N-acétyl-glucosamine), plus particulièrement une teneur supérieure ou également à 0,01%, préférentiellement supérieure ou égale à 0,08% en poids sur le poids total de matière sèche de l'hydrolysat.It will be noted in particular that the hydrolyzate can be distinguished from any other type of hydrolyzate by its glucosamine content, and / or one of its derivatives (preferably N- acetyl -glucosamine), more particularly a content greater than or also at 0.01%, preferably greater than or equal to 0.08% by weight on the total weight of dry matter of the hydrolyzate.
Dans la présente demande, toute référence à un règlement ou à une directive concerne ledit règlement ou ladite directive telle qu'en vigueur à la date de dépôt de la présente demande.In the present application, any reference to a regulation or to a directive concerns said regulation or said directive as in force on the date of filing of the present application.
L'hydrolysat peut avantageusement être complété avec des additifs pour équilibrer son profil nutritionnel afin d'être adapté à différents types d'animaux.The hydrolyzate can advantageously be supplemented with additives to balance its nutritional profile in order to be suitable for different types of animals.
L'hydrolysat peut avantageusement être concentré puis séché pour obtenir un hydrolysat séché. Alternativement, l'hydrolysat peut être sous forme liquide. Ces hydrolysats peuvent être utilisés comme un aliment ou un ingrédient alimentaire en particulier pour des animaux, ou, alternativement, ils peuvent être traités, par exemple, pour isoler des acides aminés.The hydrolyzate can advantageously be concentrated and then dried to obtain a dried hydrolyzate. Alternatively, the hydrolyzate can be in liquid form. These hydrolysates can be used as a food or food ingredient in particular for animals, or, alternatively, they can be processed, for example, to isolate amino acids.
Un procédé particulièrement avantageux de production de chitosan à partir de cuticules d'insectes, comporte les étapes suivantes :
- a) l'abattage des insectes,
- b) le broyage des insectes,
- c) le pressage des insectes,
- d) l'hydrolyse enzymatique des cuticules d'insectes par une protéase,
- e) la récupération de la chitine,
- f) la désacétylation de la chitine récupérée,
- g) la récupération du chitosan,
- (a) the killing of insects,
- b) crushing insects,
- c) pressing of insects,
- d) enzymatic hydrolysis of insect cuticles by a protease,
- e) recovery of chitin,
- f) deacetylation of the recovered chitin,
- g) recovery of chitosan,
Les modes de réalisation préférés des diverses étapes a) à g) ainsi que le traitement avec l'agent oxydant sont tels qu'indiqués ci-avant ou dans l'étape correspondante dans le mode de réalisation préférentiel ci-après.The preferred embodiments of the various steps a) to g) as well as the treatment with the oxidizing agent are as indicated above or in the corresponding step in the preferred embodiment below.
L'invention concerne également un chitosan susceptible d'être obtenu par un procédé selon l'invention.The invention also relates to a chitosan obtainable by a process according to the invention.
La chitine et/ou le chitosan susceptible(s) d'être obtenu(s) par un procédé selon l'invention peu(ven)t avantageusement être utilisé(s) dans diverses applications :
- dans des compositions cosmétiques, pharmaceutiques, nutraceutiques ou diététiques,
- comme biomatériaux pour traiter des brûlures en tant que seconde peau, pour réaliser des pansements cornéens ou des fils chirurgicaux,
- comme agent filtrant, texturant, floculant et/ou adsorbant notamment pour la filtration et dépollution de l'eau.
- in cosmetic, pharmaceutical, nutraceutical or dietetic compositions,
- as biomaterials for treating burns as a second skin, for making corneal dressings or surgical threads,
- as a filtering, texturizing, flocculant and / or adsorbent agent, in particular for the filtration and depollution of water.
Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, le procédé comporte les étapes suivantes, décrites schématiquement en
Cette étape 1 d'abattage permet d'abattre les insectes tout en abaissant la charge microbienne (réduction du risque d'altération et sanitaire) et en inactivant les enzymes internes des insectes pouvant déclencher une autolyse, et ainsi un brunissement rapide de ceux-ci.This
L'abattage peut s'effectuer par ébouillantage.The slaughter can be done by scalding.
Les insectes, de préférence des larves, sont ainsi ébouillantés à l'eau pendant 2 à 20 min, préférentiellement, 5 à 15 min. De préférence, l'eau est à température comprise entre 95 à 105°C, préférentiellement 100°C.The insects, preferably larvae, are thus scalded with water for 2 to 20 min, preferably 5 to 15 min. Preferably, the water is at a temperature of between 95 to 105 ° C, preferably 100 ° C.
La quantité d'eau introduite à cette étape 1 d'ébouillantage est déterminée de la façon suivante : le ratio du volume d'eau en mL sur le poids en g d'insecte est de préférence compris entre 0,3 et 10, plus préférentiellement entre 0,5 et 5, encore plus préférentiellement entre 0,7 et 3, encore plus préférentiellement de l'ordre de 1.The amount of water introduced in this
Alternativement, l'abattage peut s'effectuer par blanchiment. De préférence, les insectes sont blanchis à la vapeur (buses ou lit de vapeur) à une température comprise entre 80 et 130°C, de préférence entre 90 et 120°C, plus préférentiellement entre 95 et 105°C, encore plus préférentiellement 98°C ou bien à l'eau à une température comprise entre 95 et 105°C, préférentiellement 100°C (par buses d'aspersion) ou en mode mixte (eau + vapeur) à une température comprise entre 80 et 130°C, de préférence entre 90 et 120°C, plus préférentiellement entre 95 et 105°C. Le temps de séjour dans la chambre de blanchiment est compris entre 1 et 15 minutes, préférentiellement entre 3 et 7 min.Alternatively, slaughter can be done by bleaching. Preferably, the insects are bleached with steam (nozzles or steam bed) at a temperature between 80 and 130 ° C, preferably between 90 and 120 ° C, more preferably between 95 and 105 ° C, even more preferably 98 ° C or else with water at a temperature between 95 and 105 ° C, preferably 100 ° C (by spray nozzles) or in mixed mode (water + steam) at a temperature between 80 and 130 ° C, preferably between 90 and 120 ° C, more preferably between 95 and 105 ° C. The residence time in the bleaching chamber is between 1 and 15 minutes, preferably between 3 and 7 min.
Lors de cette étape, il est également possible de traiter les cuticules d'insectes en utilisant une eau d'ébouillantage ou de blanchiment comportant l'agent oxydant selon les modalités indiquées dans l'étape intermédiaire ci-après.During this step, it is also possible to treat the insect cuticles by using a scalding or bleaching water comprising the oxidizing agent according to the procedures indicated in the intermediate step below.
Il est possible d'introduire dans le procédé une étape spécifique de traitement des cuticules par l'agent oxydant. Avantageusement, cette étape intermédiaire de traitement des cuticules s'effectue entre l'étape 1 d'abattage et l'étape 2 de broyage.It is possible to introduce into the process a specific step of treatment of the cuticles with the oxidizing agent. Advantageously, this intermediate cuticle treatment step is carried out between
Cette étape intermédiaire s'effectue de préférence avec un agent oxydant choisi parmi le groupe constitué par le peroxyde d'hydrogène (H2O2), le permanganate de potassium (KMnO4), l'ozone (O3) et l'hypochlorite de sodium (NaClO), plus préférentiellement, le peroxyde d'hydrogène.This intermediate step is preferably carried out with an oxidizing agent chosen from the group consisting of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), potassium permanganate (KMnO 4 ), ozone (O 3 ) and hypochlorite sodium (NaClO), more preferably hydrogen peroxide.
Selon un premier mode de réalisation, à l'issue de l'étape 1, lorsque celle-ci est faite par ébouillantage, on introduit directement dans la cuve d'ébouillantage l'agent oxydant, après éventuel refroidissement de l'eau d'ébouillantage à une température de l'ordre de 40 à 60°C, préférentiellement de l'ordre de 50°C.According to a first embodiment, at the end of
Le peroxyde d'hydrogène tel que commercialisé est usuellement sous la forme d'une solution aqueuse, par exemple une solution à 30% en poids sur le poids total d'eau.The hydrogen peroxide as marketed is usually in the form of an aqueous solution, for example a solution at 30% by weight on the total weight of water.
La quantité introduite de peroxyde d'hydrogène pour le traitement est telle que la teneur en peroxyde d'hydrogène est comprise entre 1 à 33% en poids sur le poids total d'insectes, préférentiellement, 2 à 12% en poids sur le poids total d'insectes, préférentiellement de l'ordre de 6% en poids.The amount of hydrogen peroxide introduced for the treatment is such that the hydrogen peroxide content is between 1 to 33% by weight on the total weight of insects, preferably 2 to 12% by weight on the total weight of insects, preferably of the order of 6% by weight.
Selon un second mode de réalisation, les insectes sont retirés de la cuve d'ébouillantage, tamisés et réintroduits dans une cuve.According to a second embodiment, the insects are removed from the scalding tank, sieved and reintroduced into a tank.
Le peroxyde d'hydrogène est alors introduit dans la cuve sous la forme d'une solution aqueuse diluée, la teneur en peroxyde d'hydrogène étant alors comprise entre 1 et 33% en poids sur le poids d'eau, préférentiellement, 2 à 12% en poids sur le poids d'eau, préférentiellement de l'ordre de 6% en poids.The hydrogen peroxide is then introduced into the tank in the form of a dilute aqueous solution, the hydrogen peroxide content then being between 1 and 33% by weight on the weight of water, preferably 2 to 12 % by weight on the weight of water, preferably of the order of 6% by weight.
Les insectes sont retirés de la cuve d'ébouillantage ou de traitement ou de la chambre de blanchiment, ils sont ensuite tamisés, et placés dans un broyeur, tel qu'un broyeur mixeur à couteaux, permettant de réduire les insectes en particules.The insects are removed from the scalding or treatment tank or from the blanching chamber, they are then sieved, and placed in a crusher, such as a knife mill, to reduce the insects to particles.
Afin de faciliter le broyage, une quantité d'eau peut être ajoutée. Cette quantité d'eau est similaire à celle introduite lors de l'étape 1 d'ébouillantage : le ratio du volume d'eau en mL sur le poids en g d'insecte est de préférence compris entre 0,3 et 10, plus préférentiellement entre 0,5 et 5, encore plus préférentiellement entre 0,7 et 3, encore plus préférentiellement de l'ordre de 1. Il est également possible de garder l'eau d'ébouillantage et/ou l'eau de l'étape intermédiaire pour effectuer cette étape. Cette eau est susceptible de contenir l'oxydant. Dans ce cas, le traitement des cuticules peut avoir lieu durant l'étape 1 d'ébouillantage et l'étape 2 de broyage ou pendant l'étape intermédiaire de traitement des cuticules et pendant l'étape de broyage.In order to facilitate the grinding, a quantity of water can be added. This quantity of water is similar to that introduced during scalding stage 1: the ratio of the volume of water in mL on the weight in g of insect is preferably between 0.3 and 10, more preferably between 0.5 and 5, even more preferably between 0.7 and 3, even more preferably of the order of 1. It is also possible to keep the scalding water and / or the water from the intermediate step to perform this step. This water is likely to contain the oxidant. In this case, the treatment of the cuticles can take place during
De préférence, à l'issue du broyage, la taille des particules d'insectes est inférieure à 1 cm (plus grande taille de particule observable à l'aide d'un microscope), de préférence inférieure à 0,5 cm. Préférentiellement, la taille des particules est comprise entre 500 µm et 0,5 cm et encore plus préférentiellement entre 500 µm et 1 mm.Preferably, after grinding, the size of the insect particles is less than 1 cm (largest particle size observable using a microscope), preferably less than 0.5 cm. Preferably, the size of the particles is between 500 μm and 0.5 cm and even more preferably between 500 μm and 1 mm.
Il n'est pas nécessaire de réduire excessivement la taille des particules, par exemple à une taille inférieure à 250 µm.It is not necessary to reduce the particle size excessively, for example to a size less than 250 µm.
Cette étape 2 de broyage favorise l'accès des enzymes à leur substrat.This grinding
Lors de cette étape, il est possible d'introduire dans le broyeur l'agent oxydant afin de traiter les cuticules selon les modalités indiquées dans l'étape intermédiaire ci-avant.During this step, it is possible to introduce the oxidizing agent into the grinder in order to treat the cuticles according to the methods indicated in the intermediate step above.
Lorsque le traitement des cuticules n'est pas effectué de manière concomitante avec le broyage, il est possible d'ajouter lors de cette étape, des additifs antioxydants communément employés pour la conservation et la stabilité du produit.When the treatment of the cuticles is not carried out concomitantly with the grinding, it is possible to add, during this step, antioxidant additives commonly used for the preservation and stability of the product.
La pâte humide issue de l'étape 2 de broyage est ensuite placée dans une presse selon un mode opératoire qui permet de presser et séparer un jus comportant à la fois une fraction huileuse et une fraction protéique.The wet paste resulting from grinding
De préférence, l'étape de pressage permet d'obtenir un gâteau de presse comportant une teneur en huile inférieure ou égale à 20%, préférentiellement, inférieure ou égale à 15%, plus préférentiellement, inférieure ou égale à 12%, encore plus préférentiellement, inférieure ou égale à 10%.Preferably, the pressing step makes it possible to obtain a press cake comprising an oil content of less than or equal to 20%, preferably less than or equal to 15%, more preferably less than or equal to 12%, even more preferably , less than or equal to 10%.
De même, l'étape de pressage permet d'obtenir un gâteau de presse présentant une teneur en matière sèche comprise entre 30% et 60%, préférentiellement, comprise entre 40% et 55%, et plus préférentiellement comprise entre 45% et 50%.Likewise, the pressing step makes it possible to obtain a press cake having a dry matter content of between 30% and 60%, preferably between 40% and 55%, and more preferably between 45% and 50%. .
Tout système de presse peut être utilisé pour réaliser l'étape de pressage, tel que par exemple, une presse mono-vis ou bi-vis (presse bi-vis de type Angel), un filtre-presse (filtre-presse de type Choquenet), une presse à plateaux, etc. Ces systèmes sont bien connus de l'homme du métier qui est à même de déterminer les conditions de pressage afin d'obtenir les teneurs en huile et/ou en eau mentionnées ci-avant.Any press system can be used to perform the pressing step, such as, for example, a single-screw or twin-screw press (Angel-type twin-screw press), a filter press (Choquenet type filter press), a plate press, etc. These systems are well known to those skilled in the art who are able to determine the pressing conditions in order to obtain the oil and / or water contents mentioned above.
Si la pâte humide issue de l'étape 2 de broyage a été obtenue avec une eau comportant l'oxydant, il peut être avantageux d'éliminer au moins une partie de cet oxydant avant l'étape 3 de pressage.If the wet pulp resulting from
Cette étape 3 de pressage peut éventuellement être réalisée avant l'étape 2 de broyage à partir des insectes ébouillantés. Toutefois, il est avantageux d'effectuer l'étape 3 de pressage après l'étape 2 de broyage.This
Cette étape 3 de pressage permet donc l'obtention d'un jus de presse et d'un gâteau de presse.This
La pâte humide issue de l'étape 2 de broyage ou le gâteau de presse issu de l'étape 3 de pressage est placé dans une cuve d'hydrolyse avec de l'eau.The wet paste resulting from
Optionnellement, et comme cela sera décrit ci-après, la fraction protéique issue de l'étape 12 de séparation, peut être réintroduite dans cette étape 4 d'hydrolyse enzymatique, en la mélangeant au gâteau de presse.Optionally, and as will be described below, the protein fraction resulting from
De manière optionnelle et dans le cas où l'eau de l'ébouillantage ne contient pas d'oxydant, l'eau de l'ébouillantage peut être récupérée et réintroduite lors de l'étape d'hydrolyse. En effet, cette eau contient des fractions d'insectes solubilisées de par l'action de cet ébouillantage et l'utilisation de celle-ci lors de l'hydrolyse permet de réduire les pertes. Optionnellement, cette eau issue de l'ébouillantage peut être dégraissée, certaines cires pouvant s'être dissoutes dans l'eau.Optionally and in the case where the boiling water does not contain an oxidant, the boiling water can be recovered and reintroduced during the hydrolysis step. Indeed, this water contains insect fractions solubilized by the action of this scalding and the use of this during hydrolysis makes it possible to reduce losses. Optionally, this water resulting from the boiling can be degreased, some waxes possibly having dissolved in the water.
La quantité d'eau introduite à cette étape 4 d'hydrolyse enzymatique est similaire à celle introduite lors de l'étape 1 d'ébouillantage : le ratio du volume d'eau en mL sur le poids en g d'insecte est de préférence compris entre 0,3 et 10, plus préférentiellement entre 0,5 et 5, encore plus préférentiellement entre 0,7 et 3, encore plus préférentiellement de l'ordre de 1.The amount of water introduced in this
L'hydrolyse enzymatique est réalisée avec une protéase, telle qu'une protéase commerciale pendant 4 à 8h, plus particulièrement pendant 4 à 5h, à un pH de 6 à 8, plus particulièrement de 6,5 à 7,5, à une température de 40 à 60°C, plus particulièrement de 45 à 55°C.The enzymatic hydrolysis is carried out with a protease, such as a commercial protease for 4 to 8 hours, more particularly for 4 to 5 hours, at a pH of 6 to 8, more particularly of 6.5 to 7.5, at a temperature from 40 to 60 ° C, more particularly from 45 to 55 ° C.
La quantité d'enzymes introduite lors de l'étape d'hydrolyse est inférieure à 10 % en poids sur le poids total de matière sèche estimé entrant en hydrolyse, préférentiellement inférieure à 6%, plus préférentiellement de l'ordre de 2 %.The quantity of enzymes introduced during the hydrolysis step is less than 10% by weight on the total weight of estimated dry matter entering hydrolysis, preferably less than 6%, more preferably of the order of 2%.
L'hydrolyse protéolytique engendre la production d'une phase soluble contenant les peptides, glucosamines et oligochitines et d'un résidu solide formé de chitine, principalement de copolymère chitine-polypeptides.Proteolytic hydrolysis results in the production of a soluble phase containing peptides, glucosamines and oligochitins and of a solid residue formed of chitin, mainly chitin-polypeptide copolymer.
Afin de stopper l'activité des enzymes de la réaction et de stabiliser la phase soluble de l'hydrolyse, on réalise une inactivation thermique en chauffant ce jus entre 80 et 105° pendant 10 à 25 min, préférentiellement, 15 à 20 minutes. Selon un mode opératoire, cette étape 5 d'inactivation thermique est réalisée selon les techniques habituelles de stérilisation de l'industrie agroalimentaire. Selon un autre mode opératoire, l'inactivation enzymatique est réalisée par chauffage sous rayonnement IR ou UV, ou micro-ondes.In order to stop the activity of the enzymes of the reaction and to stabilize the soluble phase of the hydrolysis, thermal inactivation is carried out by heating this juice between 80 and 105 ° for 10 to 25 minutes, preferably 15 to 20 minutes. According to one procedure, this
Le résidu solide, majoritairement composé de chitine, est récupéré puis pressé par un pressoir afin d'essorer au maximum ce résidu pour réinjecter dans la phase soluble ce pressât. Le résidu pressé ainsi formé est composé essentiellement de chitine, principalement sous la forme de copolymère chitine-polypeptides.The solid residue, mainly composed of chitin, is recovered and then pressed by a press in order to wring out this residue as much as possible in order to reinject this pressate into the soluble phase. The pressed residue thus formed is composed essentially of chitin, mainly in the form of chitin-polypeptide copolymer.
Le résidu solide est ensuite lavé, filtré, à nouveau lavé puis séché par les technologies classiques connues par l'homme de métier.The solid residue is then washed, filtered, washed again and then dried by conventional technologies known to those skilled in the art.
Avantageusement, le système de séchage est étudié pour protéger la structure du copolymère de chitine-polypeptides : l'hydrométrie, la ventilation et la composition de l'air sont contrôlés. Avantageusement, le séchage peut s'effectuer dans une étuve ventilée à une température de 60 à 80°C, préférentiellement de l'ordre de 70°C.Advantageously, the drying system is designed to protect the structure of the chitin-polypeptide copolymer: the hydrometry, ventilation and the composition of the air are controlled. Advantageously, the drying can be carried out in a ventilated oven at a temperature of 60 to 80 ° C, preferably of the order of 70 ° C.
Optionnellement, ces étapes peuvent comporter une étape de délipidation terminale : le résidu solide est traité avec du HCl afin d'enlever les derniers résidus lipidiques, notamment les cires cuticulaires.Optionally, these steps can include a terminal defatting step: the solid residue is treated with HCl in order to remove the last lipid residues, in particular the cuticular waxes.
Les étapes 9 à 11 qui suivent, visent à transformer la chitine en chitosan et ne sont donc mises en oeuvre que lorsque le produit souhaité est le chitosan.
Le résidu solide séché, comportant majoritairement de la chitine, est ensuite broyé, par exemple dans un broyeur à couteaux.The dried solid residue, mainly comprising chitin, is then ground, for example in a knife mill.
La production de chitosan à partir de chitine, par la réaction de désacétylation, dépend en grande partie de la taille des particules de chitine. Ainsi un broyage très fin du résidu solide séché avant désacétylation permet d'augmenter significativement les rendements et la vitesse de la réaction de désacétylation, comme cela est illustré dans le Tableau 1 ci-après :
Les conditions de la désacétylation effectuée dans l'essai rapporté dans le Tableau 1 sont les suivantes : 4h de réaction, 100°C, NaOH en solution aqueuse à 30% en volume, dans un ratio chitine estimée : solution de NaOH égal à 1:20.The conditions of the deacetylation carried out in the test reported in Table 1 are as follows: 4h of reaction, 100 ° C, NaOH in aqueous solution at 30% by volume, in an estimated chitin ratio: NaOH solution equal to 1: 20.
Par conséquent, le résidu solide est préférentiellement broyé à une taille de particules inférieure à 200 µm, plus préférentiellement, inférieure à 160 µm.Consequently, the solid residue is preferably ground to a particle size of less than 200 μm, more preferably, less than 160 μm.
Le résidu solide, éventuellement broyé à l'étape 9, est ensuite placé dans un réacteur où est ajoutée une solution de soude concentrée pendant 4 à 24h, et préférentiellement 6 à 18h. L'hydroxyde de sodium en solution aqueuse à une teneur allant de 30% à 40% est ajouté selon un ratio poids en g de chitine broyée / volume en mL d'hydroxyde de sodium en solution aqueuse compris entre 1 :50 à 1 :10, de préférence de l'ordre de 1 :20. La cuve est ensuite chauffée, la température de désacétylation se situant entre 80 et 150°C, de préférence entre 90 et 120°C et plus préférentiellement à 100°C.The solid residue, optionally crushed in
On obtient ainsi du chitosan en poudre.Powdered chitosan is thus obtained.
Le chitosan peut ensuite subir toute opération connue de l'homme du métier permettant de le fonctionnaliser, notamment par l'ajout de radicaux (carboxylation, hydroxylation...)The chitosan can then undergo any operation known to those skilled in the art making it possible to functionalize it, in particular by adding radicals (carboxylation, hydroxylation, etc.)
La poudre de chitosan est ensuite séchée entre 30 et 80°C, de préférence entre 50 et 70°C et de préférence à environ 60°C, afin d'obtenir une poudre ayant une teneur en matière sèche supérieure à 85%, plus particulièrement supérieure à 90%.The chitosan powder is then dried between 30 and 80 ° C, preferably between 50 and 70 ° C and preferably at about 60 ° C, in order to obtain a powder having a dry matter content greater than 85%, more particularly greater than 90%.
Les étapes qui suivent visent à récupérer une fraction huileuse et une fraction protéique à partir du jus obtenu à l'étape 3 de pressage et ne sont donc mises en oeuvre que lorsque qu'une telle récupération est souhaitée.The steps which follow aim to recover an oily fraction and a protein fraction from the juice obtained in pressing
Le jus de presse subit une ou plusieurs étapes de séparation, afin de séparer la fraction huileuse (huiles des insectes) de la fraction protéique (protéines de l'hémolymphe des insectes). Ces étapes peuvent être réalisées par toute technologie de séparation des huiles bien connue de l'homme du métier, telle que la centrifugation, la décantation, la séparation par osmose inverse, l'ultrafiltration, le CO2 supercritique, etc. ou une combinaison de plusieurs de ces technologies.The press juice undergoes one or more separation steps in order to separate the oily fraction (insect oils) from the protein fraction (insects hemolymph proteins). These steps can be carried out by any oil separation technology well known to those skilled in the art, such as centrifugation, decantation, separation by reverse osmosis, ultrafiltration, supercritical CO 2 , etc. or a combination of several of these technologies.
La séparation de la fraction huileuse peut être complexe, étant donné la présence d'huiles de compositions très différentes chez les insectes, les acides gras pouvant présenter de courtes chaines (C2-C5) ainsi que de très longues chaines (par exemple, pour les cires : > C25). La montée en température au-dessus du point de fusion de ces huiles (environ 38°C) lors de la centrifugation permet de solubiliser cette crème et de faciliter la séparation de la fraction huileuse du reste du jus. Le centrifugat passe ensuite en décantation selon un mode opératoire (type décanteur ou tricanteur), afin de séparer au mieux les huiles et les protéines.The separation of the oily fraction can be complex, given the presence of oils of very different compositions in insects, the fatty acids being able to present short chains (C2-C5) as well as very long chains (for example, for waxes:> C25). The rise in temperature above the melting point of these oils (approximately 38 ° C.) during centrifugation makes it possible to dissolve this cream and to facilitate the separation of the oily fraction from the rest of the juice. The centrifugate then goes into decantation according to an operating mode (decanter or tricanter type), in order to separate the oils and proteins as well as possible.
Ces étapes permettent ainsi l'obtention d'une fraction huileuse.These steps thus make it possible to obtain an oily fraction.
La fraction protéique, une fois séparée de la fraction huileuse, peut être mélangée au gâteau de presse issu de l'étape 3 de pressage juste avant l'étape 4 d'hydrolyse. En effet, souvent plus de 20% des protéines sont perdues dans le jus lors de l'étape 3 de pressage, d'où l'intérêt de récupérer cette fraction et de la soumettre à l'étape d'hydrolyse.The protein fraction, once separated from the oily fraction, can be mixed with the press cake resulting from pressing
Selon un mode opératoire, la concentration est réalisée par évaporation sous vide de la partie aqueuse. Le concentrât présente un extrait sec supérieur à 10%, de préférence supérieur à 20%. Cette opération facilite le séchage et des additifs communément employés pour la conservation et la stabilité du produit peuvent être ajoutés à cette étape.According to one procedure, the concentration is carried out by vacuum evaporation of the aqueous part. The concentrate has a dry extract greater than 10%, preferably greater than 20%. This operation facilitates drying and additives commonly used for the preservation and stability of the product can be added at this stage.
Le concentrât est enfin séché par des technologies connues de l'homme du métier, telles que par exemple, par pulvérisation / atomisation (« spray-drying »), qui permet d'obtenir un extrait, c'est-à-dire une poudre sèche de concentrât riche en peptides et glucosamines, les glucosamines étant en particulier issues de l'hydrolyse partielle de la chitine par H2O2 (essentiellement).The concentrate is finally dried using technologies known to those skilled in the art, such as, for example, by spraying / atomization (“spray-drying”), which makes it possible to obtain an extract, that is to say a powder. dry concentrate rich in peptides and glucosamines, the glucosamines being obtained in particular from partial hydrolysis of chitin by H 2 O 2 (mainly).
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans les exemples qui suivent, donnés à titre illustratif, avec référence aux figures, qui représentent respectivement :
- La
Figure 1 est un schéma d'un mode de réalisation préférentiel du procédé selon l'invention, - La
Figure 2 un diagramme comparant le degré de pureté de la chitine obtenue par un procédé enzymatique comportant une ou plusieurs étapes préalables de broyage(s) et pressage, - La
Figure 3 est un diagramme comparant le taux de lipides mesuré dans différentes fractions du produit intermédiaire dont la chitine a été extraite, - La
Figure 4 illustre la répartition des lipides dans le jus et le gâteau de presse obtenus par un procédé enzymatique comportant des étapes préalables de broyage et de pressage ou une étape préalable de pressage, - La
Figure 5 est un diagramme illustrant la répartition des protéines/peptides selon leurs masses molaires (en %) dans un hydrolysat selon l'invention et dans le jus de presse, - La
Figure 6 est un diagramme illustrant la répartition relative des acides aminés constitutifs d'un l'hydrolysat selon l'invention, - La
Figure 7 est un diagramme illustrant l'abondance relative des acides aminés dans la chitine ; - La
Figure 8 : Effet du pressage sur le taux de cendres dans l'hydrolysat - différents insectes, - La
Figure 9 : Effet du pressage sur le taux de cendres dans l'hydrolysat - différentes enzymes, - La
Figure 10 : Taux de cendres dans l'hydrolysat avec le procédé broyage + pressage - différents insectes, - La
Figure 11 : Abondance relative de protéines de grande taille en fonction de différents procédés et différents insectes pour une hydrolyse effectués avec la Prolyve, - La
Figure 12 : Abondance relative de protéines de grande taille en fonction de différents procédés et différentes enzymes appliquées à T. molitor, - La
Figure 13 : Effet du pressage sur la teneur en protéines de l'hydrolysat - différentes enzymes, - La
Figure 14 : Effet du pressage sur la teneur en protéines de l'hydrolysat - différents insectes, - La
Figure 15 : Effet du pressage sur la teneur en lipides de l'hydrolysat - différentes enzymes, - La
Figure 16 : Effet du pressage sur la teneur en lipides de l'hydrolysat - différents insectes, - La
Figure 17 : Digestibilité pepsique des hydrolysats obtenus - provisoire, - La
Figure 18 : TM + prolyve : abondance relative des acides aminés de l'hydrolysat, - La
Figure 19 : TM + sumizyme : abondance relative des acides aminés de l'hydrolysat, - La
Figure 20 : TM + novozyme : abondance relative des acides aminés de l'hydrolysat, - La
Figure 21 : TM + neutrase : abondance relative des acides aminés de l'hydrolysat, - La
Figure 22 : HI + prolyve : abondance relative des acides aminés de l'hydrolysat, - La
Figure 23 : GM + prolyve : abondance relative des acides aminés de l'hydrolysat, - La
Figure 24 : AD + prolyve : abondance relative des acides aminés de l'hydrolysat, - La
Figure 25 : Effet du pressage sur le taux de cendres dans la chitine - différentes enzymes, - La
Figure 26 : Taux de cendres dans la chitine de différents insectes, - La
Figure 27 : Teneur en lipides dans la chitine, - La
Figure 28 : Taux d'acides aminés dans la chitine, - La
Figure 29 : TM + prolyve : abondance relative des acides aminés de la chitine, - La
Figure 30 : TM + sumizyme : abondance relative des acides aminés de la chitine, - La
Figure 31 : TM + novozyme : abondance relative des acides aminés de la chitine, - La
Figure 32 : TM + neutrase : abondance relative des acides aminés de la chitine, - La
Figure 33 : HI + prolyve : abondance relative des acides aminés de l'hydrolysat, - La
Figure 34 : GM + prolyve : abondance relative des acides aminés de l'hydrolysat, - La
Figure 35 : AD + prolyve : abondance relative des acides aminés de l'hydrolysat, - La
Figure 36 : Pureté gravimétrique de la chitine en fonction de différents procédés et différentes enzymes appliquées à T. molitor, - La
figure 37 : Pureté gravimétrique de la chitine en fonction de différents procédés et différents insectes avec la Prolyve, - La
Figure 38 : Pureté colorimétrique de la chitine en fonction de différents procédés et différentes enzymes avec T. molitor, - La
Figure 39 : Pureté colorimétrique de la chitine en fonction de différents procédés et différents insectes avec la Prolyve, - La
Figure 40 : Pureté par différence de la chitine, - La
Figure 41 : Degré d'acétylation de la chitine obtenue par le procédé pour T. molitor, - La
Figure 42 : Degré d'acétylation de la chitine obtenue par le procédé avec la Prolyve, - La
Figure 43 : Représentation de la cuticule par microscopie par fluorescence bi-photon, - La
Figure 44 : Degré de cristallinité des chitines obtenues, et - La
Figure 45 : Taille des protéines dans l'hydrolysat.
- The
Figure 1 is a diagram of a preferred embodiment of the method according to the invention, - The
Figure 2 a diagram comparing the degree of purity of the chitin obtained by an enzymatic process comprising one or more preliminary stages of grinding (s) and pressing, - The
Figure 3 is a diagram comparing the level of lipids measured in different fractions of the intermediate product from which the chitin has been extracted, - The
Figure 4 illustrates the distribution of lipids in the juice and the press cake obtained by an enzymatic process comprising preliminary stages of grinding and pressing or a preliminary stage of pressing, - The
Figure 5 is a diagram illustrating the distribution of proteins / peptides according to their molar masses (in%) in a hydrolyzate according to the invention and in the press juice, - The
Figure 6 is a diagram illustrating the relative distribution of the constituent amino acids of a hydrolyzate according to the invention, - The
Figure 7 is a diagram illustrating the relative abundance of amino acids in chitin; - The
Figure 8 : Effect of pressing on the ash content in the hydrolyzate - various insects, - The
Figure 9 : Effect of pressing on the ash content in the hydrolyzate - different enzymes, - The
Figure 10 : Ash content in the hydrolyzate with the grinding + pressing process - various insects, - The
Figure 11 : Relative abundance of large proteins according to different processes and different insects for hydrolysis performed with Prolyve, - The
Figure 12 : Relative abundance of large proteins as a function of different processes and different enzymes applied to T. molitor, - The
Figure 13 : Effect of pressing on the protein content of the hydrolyzate - different enzymes, - The
Figure 14 : Effect of pressing on the protein content of the hydrolyzate - different insects, - The
Figure 15 : Effect of pressing on the lipid content of the hydrolyzate - different enzymes, - The
Figure 16 : Effect of pressing on the lipid content of the hydrolyzate - different insects, - The
Figure 17 : Pepsi digestibility of the hydrolysates obtained - provisional, - The
Figure 18 : TM + prolyve: relative abundance of amino acids in the hydrolyzate, - The
Figure 19 : TM + sumizyme: relative abundance of amino acids in the hydrolyzate, - The
Figure 20 : TM + novozyme: relative abundance of amino acids in the hydrolyzate, - The
Figure 21 : TM + neutrase: relative abundance of amino acids in the hydrolyzate, - The
Figure 22 : HI + prolyve: relative abundance of amino acids in the hydrolyzate, - The
Figure 23 : GM + prolyve: relative abundance of amino acids in the hydrolyzate, - The
Figure 24 : AD + prolyve: relative abundance of amino acids in the hydrolyzate, - The
Figure 25 : Effect of pressing on the ash content in chitin - different enzymes, - The
Figure 26 : Ash content in the chitin of different insects, - The
Figure 27 : Lipid content in chitin, - The
Figure 28 : Amino acid level in chitin, - The
Figure 29 : TM + prolyve: relative abundance of amino acids of chitin, - The
Figure 30 : TM + sumizyme: relative abundance of amino acids of chitin, - The
Figure 31 : TM + novozyme: relative abundance of chitin amino acids, - The
Figure 32 : TM + neutrase: relative abundance of amino acids in chitin, - The
Figure 33 : HI + prolyve: relative abundance of amino acids in the hydrolyzate, - The
Figure 34 : GM + prolyve: relative abundance of amino acids in the hydrolyzate, - The
Figure 35 : AD + prolyve: relative abundance of amino acids in the hydrolyzate, - The
Figure 36 : Gravimetric purity of chitin as a function of different processes and different enzymes applied to T. molitor, - The
figure 37 : Gravimetric purity of chitin according to different processes and different insects with Prolyve, - The
Figure 38 : Colorimetric purity of chitin as a function of different processes and different enzymes with T. molitor, - The
Figure 39 : Colorimetric purity of chitin according to different processes and different insects with Prolyve, - The
Figure 40 : Purity by difference of chitin, - The
Figure 41 : Degree of acetylation of chitin obtained by the method for T. molitor, - The
Figure 42 : Degree of acetylation of chitin obtained by the process with Prolyve, - The
Figure 43 : Representation of the cuticle by bi-photon fluorescence microscopy, - The
Figure 44 : Degree of crystallinity of the chitins obtained, and - The
Figure 45 : Size of proteins in the hydrolyzate.
600 g de larves de T. molitor sont introduits dans un bêcher, placé dans un bain-marie à 100 °C et contenant 600 mL d'eau, préalablement portée à ébullition. Après 5 minutes, le bécher est retiré du bain-marie, les larves sont essorées, puis mixées avec un volume d'eau de 600 mL. Le liquide ainsi obtenu est pressé avec une presse bi-vis de type Angel dans les conditions suivantes :
- Vitesse = 82 tr/min;
- W (énergie) = 3 HP (chevaux vapeur) soit 2,68 x 106 J;
- Porosité (approximative) = 0,5 mm dans la première partie et 0,2 mm dans la dernière partie.
- Speed = 82 rpm;
- W (energy) = 3 HP (horsepower) or 2.68 x 10 6 J;
- Porosity (approximate) = 0.5 mm in the first part and 0.2 mm in the last part.
On obtient ainsi un jus de presse et un gâteau de presse de 136,49 ± 4,48 g en poids humide, dont 100,22 ± 0,22 g sont utilisés dans les étapes suivantes. Tout autre type de presse aurait toutefois pu être utilisé, dans la mesure où celle-ci permet l'extraction l'obtention d'un gâteau de presse sensiblement similaire en termes de teneur en eau et/ou de teneur en lipides. A titre d'exemple, d'autres essais ont été réalisés avec le filtre presse de type Choquenet présentant les caractéristiques suivantes :
- Surface de filtration de la cellule = 50 cm2 ;
- Pression = 2 à 8 bars ;
- Température = 20 à 80 °C,
- Porosité = 25 à 80 µm ;
- Débit en fin de filtration = 100 à 250 mL/h.
- Filtration area of the cell = 50 cm 2 ;
- Pressure = 2 to 8 bars;
- Temperature = 20 to 80 ° C,
- Porosity = 25 to 80 µm;
- Flow rate at the end of filtration = 100 to 250 mL / h.
Le gâteau de presse est transféré dans un Erlen Meyer contenant 600 mL d'une solution de protéase (Prolyve NP conc) à 1% (par rapport au poids humide du gâteau de presse), l'ensemble est placé pendant 4 heures à 45 °C sous agitation magnétique (à un pH d'environ 6,5). L'Erlen Meyer est ensuite placé pendant 15 minutes dans un bain-marie à 90 °C afin de désactiver les enzymes, la solution est ensuite filtrée à 0,45-0,5 µm à chaud. La chitine ainsi obtenue est séchée pendant 24 heures à 70 °C. On obtient ainsi 16,99 ± 1,77 g de chitine par ce procédé. L'hydrolysat (filtrat obtenu après hydrolyse) représente dans ces conditions 609,98 ± 10,9 g avec une teneur en matière sèche de 5,05%, ce qui, après lyophilisation, donne 30,8 ± 0,55 g de l'hydrolysat sec.The press cake is transferred into an Erlen Meyer containing 600 mL of a protease solution (Prolyve NP conc) at 1% (relative to the wet weight of the press cake), the whole is placed for 4 hours at 45 ° C with magnetic stirring (at a pH of about 6.5). The Erlen Meyer is then placed for 15 minutes in a water bath at 90 ° C. in order to deactivate the enzymes, the solution is then filtered at 0.45-0.5 μm while hot. The chitin thus obtained is dried for 24 hours at 70 ° C. 16.99 ± 1.77 g of chitin are thus obtained by this process. The hydrolyzate (filtrate obtained after hydrolysis) represents under these conditions 609.98 ± 10.9 g with a dry matter content of 5.05%, which, after lyophilization, gives 30.8 ± 0.55 g of l 'dry hydrolyzate.
Différents types de prétraitement mécanique ont été testés, le broyage (« broyage 1 ») seul, le broyage suivi du pressage, le broyage suivi du pressage et d'un second broyage (« broyage 2 »), ainsi que le pressage seul.Different types of mechanical pretreatment were tested, grinding (“grinding 1”) alone, grinding followed by pressing, grinding followed by pressing and a second grinding (“grinding 2”), as well as pressing alone.
Pour le pressage, la presse de type Angel décrite à l'exemple 1 a été utilisée.For the pressing, the Angel-type press described in Example 1 was used.
200 g de larves de T. molitor sont introduits dans un bêcher, placé dans un bain-marie à 100 °C et contenant 200 mL d'eau préalablement portée à ébullition. Après 5 minutes, le bécher est retiré du bain-marie, les larves sont essorées, puis mixées avec un volume d'eau de 200 mL. Le liquide ainsi obtenu est transféré dans un Erlen Meyer contenant 2 g de protéase (Prolyve), l'ensemble est placé pendant 4 heures à 45 °C sous agitation magnétique (à un pH d'environ 6,5). L'Erlen Meyer est ensuite placé pendant 15 minutes dans un bain-marie à 90 °C afin de désactiver les enzymes, la solution est ensuite filtrée à 0,45-0,5 µm à chaud. La chitine ainsi obtenue est séchée pendant 24 heures à 70 °C. On obtient ainsi 8,13 ± 0,27 g de chitine par ce procédé.200 g of T. molitor larvae are introduced into a beaker, placed in a water bath at 100 ° C. and containing 200 ml of water previously brought to the boil. After 5 minutes, the beaker is removed from the water bath, the larvae are drained, then mixed with a volume of water of 200 mL. The liquid thus obtained is transferred into an Erlen Meyer containing 2 g of protease (Prolyve), the whole is placed for 4 hours at 45 ° C with magnetic stirring (at a pH of about 6.5). The Erlen Meyer is then placed for 15 minutes in a water bath at 90 ° C. in order to deactivate the enzymes, the solution is then filtered at 0.45-0.5 μm while hot. The chitin thus obtained is dried for 24 hours at 70 ° C. 8.13 ± 0.27 g of chitin are thus obtained by this process.
200 g de larves de T. molitor sont introduits dans un bêcher, placé dans un bain-marie à 100 °C et contenant 200 mL d'eau préalablement portée à ébullition. Après 5 minutes, le bécher est retiré du bain-marie, les larves sont essorées, puis mixées avec un volume d'eau de 200 mL. Le liquide ainsi obtenu est passé dans une presse de type bi-vis. 30 g du gâteau de presse ainsi obtenu sont transférés dans un Erlen Meyer contenant 150 mL d'eau et 0,3 g de protéase (Prolyve), l'ensemble est placé pendant 4 heures à 45 °C sous agitation magnétique (à un pH d'environ 6,5). L'Erlen Meyer est ensuite placé pendant 15 minutes dans un bain-marie à 90 °C afin de désactiver les enzymes, la solution est ensuite filtrée à 0,45-0,5 µm à chaud. La chitine ainsi obtenue est séchée pendant 24 heures à 70 °C. On obtient ainsi 4,71 ± 0,11 g de chitine par ce procédé.200 g of T. molitor larvae are introduced into a beaker, placed in a water bath at 100 ° C. and containing 200 ml of water previously brought to the boil. After 5 minutes, the beaker is removed from the water bath, the larvae are drained, then mixed with a volume of water of 200 mL. The liquid thus obtained is passed through a twin-screw type press. 30 g of the press cake thus obtained are transferred into an Erlen Meyer containing 150 mL of water and 0.3 g of protease (Prolyve), the whole is placed for 4 hours at 45 ° C. with magnetic stirring (at a pH of approximately 6.5). The Erlen Meyer is then placed for 15 minutes in a water bath at 90 ° C. in order to deactivate the enzymes, the solution is then filtered at 0.45-0.5 μm while hot. The chitin thus obtained is dried for 24 hours at 70 ° C. 4.71 ± 0.11 g of chitin are thus obtained by this process.
200 g de larves de T. molitor sont introduits dans un bêcher, placé dans un bain-marie à 100 °C et contenant 200 mL d'eau préalablement portée à ébullition. Après 5 minutes, le bécher est retiré du bain-marie, les larves sont essorées, puis mixées avec un volume d'eau de 200 mL. Le liquide ainsi obtenu est passé dans une presse de type bi-vis. Le gâteau de presse ainsi obtenu est séché 24 heures dans une étuve à 70 °C, puis broyé à 250 µm. 10 g de la poudre ainsi obtenue sont transférés dans un Erlen Meyer contenant 50 mL d'eau et 0,1 g de protéase (Prolyve), l'ensemble est placé pendant 4 heures à 45 °C sous agitation magnétique (à un pH d'environ 6,5). L'Erlen Meyer est ensuite placé pendant 15 minutes dans un bain-marie à 90 °C afin de désactiver les enzymes, la solution est ensuite filtrée à 0,45-0,5 µm à chaud. La chitine ainsi obtenue est séchée pendant 24 heures à 70 °C. On obtient ainsi 4,93 ± 0,12 g de chitine par ce procédé.200 g of T. molitor larvae are introduced into a beaker, placed in a water bath at 100 ° C. and containing 200 ml of water previously brought to the boil. After 5 minutes, the beaker is removed from the water bath, the larvae are drained, then mixed with a volume of water of 200 mL. The liquid thus obtained is passed through a twin-screw type press. The press cake thus obtained is dried for 24 hours in an oven at 70 ° C., then ground to 250 μm. 10 g of the powder thus obtained are transferred into an Erlen Meyer containing 50 mL of water and 0.1 g of protease (Prolyve), the whole is placed for 4 hours at 45 ° C. with magnetic stirring (at a pH of 'about 6.5). The Erlen Meyer is then placed for 15 minutes in a water bath at 90 ° C. in order to deactivate the enzymes, the solution is then filtered at 0.45-0.5 μm while hot. The chitin thus obtained is dried for 24 hours at 70 ° C. 4.93 ± 0.12 g of chitin are thus obtained by this process.
200 g de larves de T. molitor sont introduits dans un bêcher, placé dans un bain-marie à 100 °C et contenant 200 mL d'eau préalablement portée à ébullition. Après 5 minutes, le bécher est retiré du bain-marie, les larves sont essorées, puis passées dans une presse de type bi-vis. 90 g de gâteau de presse ainsi obtenu sont transférés dans un Erlen Meyer contenant 450 mL d'eau et 0,9 g de protéase (Prolyve), l'ensemble est placé pendant 4 heures à 45 °C sous agitation magnétique (à un pH d'environ 6,5). L'Erlen Meyer est ensuite placé pendant 15 minutes dans un bain-marie à 90 °C afin de désactiver les enzymes, la solution est ensuite filtrée à 0,45-0,5 µm à chaud. La chitine ainsi obtenue est séchée pendant 24 heures à 70 °C. On obtient ainsi 6,48 ± 0,28 g de chitine par ce procédé.200 g of T. molitor larvae are introduced into a beaker, placed in a water bath at 100 ° C. and containing 200 ml of water previously brought to the boil. After 5 minutes, the beaker is removed from the water bath, the larvae are wrung out, then passed through a twin-screw press. 90 g of press cake thus obtained are transferred into an Erlen Meyer containing 450 mL of water and 0.9 g of protease (Prolyve), the whole is placed for 4 hours at 45 ° C. with magnetic stirring (at a pH of approximately 6.5). The Erlen Meyer is then placed for 15 minutes in a water bath at 90 ° C. in order to deactivate the enzymes, the solution is then filtered at 0.45-0.5 μm while hot. The chitin thus obtained is dried for 24 hours at 70 ° C. 6.48 ± 0.28 g of chitin are thus obtained by this process.
50 g de larves de T. molitor sont introduits dans un bêcher, placé dans un bain-marie à 100 °C et contenant 50 mL d'eau, préalablement portée à ébullition. Après 5 minutes, le bécher est retiré du bain-marie, les larves sont essorées, puis mixées avec un volume d'eau de 60 mL. Le liquide ainsi obtenu est transféré dans un récipient de 1 L et 500 mL d'une solution d'HCl 1M sont ajoutés. L'ensemble est placé à 90 °C sous agitation pendant 1 heure. Le contenu est ensuite filtré et le résidu solide est transféré dans un flacon de 1 L contenant 500 mL d'une solution de NaOH 1M, l'ensemble est placé à 90 °C sous agitation pendant 24 heures. Le résidu est ensuite filtré et placé en étuve ventilée à 70 °C pendant 24 heures. On obtient ainsi 0,944 ± 0,005 g de chitine purifiée par voie chimique.50 g of T. molitor larvae are introduced into a beaker, placed in a water bath at 100 ° C. and containing 50 ml of water, previously brought to the boil. After 5 minutes, the beaker is removed from the water bath, the larvae are drained, then mixed with a volume of water of 60 mL. The liquid thus obtained is transferred to a 1 L container and 500 ml of a 1M HCl solution are added. The whole is placed at 90 ° C. with stirring for 1 hour. The content is then filtered and the solid residue is transferred to a 1 L flask containing 500 mL of a 1M NaOH solution, the whole is placed at 90 ° C. with stirring for 24 hours. The residue is then filtered and placed in a ventilated oven at 70 ° C. for 24 hours. In this way 0.944 ± 0.005 g of chemically purified chitin is obtained.
Le degré de pureté de la chitine est déterminé en comparaison de la masse en résidu sec obtenue par rapport à celle résultant d'une extraction chimique, 5 % environ de la matière sèche initiale.The degree of purity of the chitin is determined by comparison of the mass of dry residue obtained relative to that resulting from a chemical extraction, approximately 5% of the initial dry matter.
On place 2 g d'échantillon dans un bêcher, on y ajoute 0,2 g de Na2SO4 et 15 mL de CHCl3/MeOH (2/1 v/v). L'ensemble est placé sous agitation magnétique pendant 20 minutes, ensuite la solution est filtrée, le résidu est placé de nouveau dans le bécher avec 10 mL de CHCl3/MeOH (2/1 v/v). L'ensemble est placé sous agitation magnétique pendant 15 minutes, ensuite la solution est filtrée, les phases solvants sont réunies et évaporées à poids constant. La teneur en lipides est déterminée comme pourcentage de masse après extraction-évaporation par rapport à la masse initiale de l'échantillon (2 g).2 g of sample are placed in a beaker, 0.2 g of Na 2 SO 4 and 15 mL of CHCl 3 / MeOH (2/1 v / v) are added thereto. The whole is placed under magnetic stirring for 20 minutes, then the solution is filtered, the residue is placed again in the beaker with 10 mL of CHCl 3 / MeOH (2/1 v / v). The whole is placed under magnetic stirring for 15 minutes, then the solution is filtered, the solvent phases are combined and evaporated to constant weight. The lipid content is determined as a percentage of mass after extraction-evaporation relative to the initial mass of the sample (2 g).
Comme cela peut être constaté sur la
Une analyse plus fine du produit intermédiaire dont la chitine a été extraite, permet de constater qu'un bas taux de lipides est favorable à une plus grande pureté de la chitine obtenue (
L'analyse du taux des lipides dans la chitine et le jus d'hydrolyse permet en effet de relever qu'en fonction du taux de lipides initiaux présents dans le produit intermédiaire, le taux des lipides dans la chitine est relativement stable, de 7 à 15%, tandis que le taux des lipides dans l'hydrolysat varie, quant à lui, de 11 à 47% (
Plus particulièrement, si le produit intermédiaire a une teneur en lipides de 35%, alors :
- la chitine qui résultera de l'hydrolyse ne sera pure qu'à 50% et comportera 10% lipides, et
- la teneur en lipides de l'hydrolysat avoisinera quant à elle les 40%.
- the chitin which will result from the hydrolysis will be only 50% pure and will contain 10% lipids, and
- the lipid content of the hydrolyzate will be around 40%.
En revanche, si la teneur en lipides du produit intermédiaire est de 7%, alors :
- la chitine obtenue après hydrolyse aura une pureté de 80% et aura une teneur en lipides de 8% et l'hydrolysat présentera également une faible teneur en lipides, de l'ordre de 10%.
- the chitin obtained after hydrolysis will have a purity of 80% and will have a lipid content of 8% and the hydrolyzate will also have a low lipid content, of the order of 10%.
Cela indique que lorsque le taux des lipides initiaux est élevé, supérieur à 12%, l'enzyme responsable d'hydrolyse est amenée à hydrolyser non seulement les protéines, mais également les lipides par promiscuité catalytique. C'est ainsi qu'un taux de lipides dans la chitine similaire est obtenu, à savoir 8,6 et 7,9% dans les cas où les lipides initiaux étaient de 35 et 7% respectivement. En revanche, la pureté de la chitine passe dans ce cas de 48 à 84% respectivement. Ainsi, sur les 52% d'impuretés d'une part et 16% de l'autre, 8% en moyenne sont dus aux lipides, la quantité de protéines restées accrochées à la chitine est donc de 38 points supérieure dans le cas où davantage de lipides étaient présents dans le produit intermédiaire soumis à l'hydrolyse.This indicates that when the level of the initial lipids is high, greater than 12%, the enzyme responsible for hydrolysis is caused to hydrolyze not only the proteins, but also the lipids by catalytic promiscuity. Thus, a similar level of lipids in chitin is obtained, namely 8.6 and 7.9% in cases where the initial lipids were 35 and 7% respectively. On the other hand, the purity of the chitin in this case increases from 48 to 84% respectively. Thus, out of the 52% impurities on the one hand and 16% on the other, 8% on average are due to lipids, the amount of proteins that have remained attached to the chitin is therefore 38 points higher if more lipids were present in the intermediate subjected to hydrolysis.
Finalement, l'importance du broyage en amont du pressage peut également être étudiée (
Une analyse détaillée de l'hydrolysat obtenu à l'exemple 1 a été effectuée.A detailed analysis of the hydrolyzate obtained in Example 1 was carried out.
La teneur de l'hydrolysat en glucosamines et certains autres sucres a été analysée par chromatographie gazeuse après méthanolyse et sillilation.The content of the hydrolyzate in glucosamines and certain other sugars was analyzed by gas chromatography after methanolysis and sillilation.
10 mg de l'échantillon et 50 µg d'étalon interne sont placés dans 500 µL d'un mélange méthanol/acide chlorhydrique 3 N pendant 4 heures à 110 °C (ou 24 heures à 130 °C). Le mélange est ensuite neutralisé avec le Ag2CO3. 50 µL d'anhydride acétique sont ajoutés afin de ré-acétyler les osamines éventuellement présentes. Après une nuit à l'obscurité et à température ambiante, les échantillons sont centrifugés (15 min, 3000 rpm) et le surnageant est évaporé. Les composés sont ensuite dissous dans 100 µL de pyridine et incubés une nuit à température ambiante avec 100 µL de BSTFA (Supelco). Les réactifs sont ensuite évaporés et le résidu repris dans 700 µL de CH2Cl2 et injecté en CPG.10 mg of the sample and 50 μg of internal standard are placed in 500 μL of a methanol / 3 N hydrochloric acid mixture for 4 hours at 110 ° C (or 24 hours at 130 ° C). The mixture is then neutralized with Ag 2 CO 3 . 50 μL of acetic anhydride are added in order to re-acetylate any osamines present. After one night in the dark and at room temperature, the samples are centrifuged (15 min, 3000 rpm) and the supernatant is evaporated. The compounds are then dissolved in 100 μL of pyridine and incubated overnight at room temperature with 100 μL of BSTFA (Supelco). The reagents are then evaporated and the residue taken up in 700 μL of CH 2 Cl 2 and injected by GC.
Programme de température: 1 minute à 120 °C, rampe de 1.5 °C/minute jusqu'à 180 °C, puis 2 °C/minute jusqu'à 200 °C.
Détection : FID
Colonne : HP-5MS (30 m, 0.25 mm diamètre interne)
Etalon interne : myo-inositol
Les différentes teneurs ont été mesurées et calculées de deux façons différentes (Tableau 2). Il en ressort que le glucosamine est contenu dans l'hydrolysat à hauteur de 0,1-0,15 % en masse et avec un ratio de 0,04-0,05 par rapport au glucose.
Detection: FID
Column: HP-5MS (30m, 0.25mm internal diameter)
Internal standard: myo-inositol
The different contents were measured and calculated in two different ways (Table 2). It appears that the glucosamine is contained in the hydrolyzate in an amount of 0.1-0.15% by mass and with a ratio of 0.04-0.05 relative to the glucose.
La taille des protéines/peptides de l'hydrolysat a été évaluée par HPLC, appareil Shimadzu 20A, à température ambiante, sur colonne Superdex Peptide 10/300 GL, dans le tampon acétonitrile (ACN) 30%, acide trifluoroacétique (TFA) 0,1%, avec un débit de 0,4 mL/min. La détection a été réalisée à 205 nm et le volume d'échantillon injecté était de 20 µL.The size of the proteins / peptides of the hydrolyzate was evaluated by HPLC, Shimadzu 20A apparatus, at room temperature, on a
De même, la taille des protéines/ peptides du jus de presse préparé à l'Exemple 1, a également été évaluée dans des conditions identiques à des fins de comparaison.Likewise, the protein / peptide size of the press juice prepared in Example 1 was also evaluated under identical conditions for comparison.
La comparaison de la taille des protéines entre le jus de presse et l'hydrolysat (
Le taux de digestibilité pepsique de l'hydrolysat est estimé à 99,6 % des protéines totales. Il a été mesuré par un laboratoire externe, la méthode utilisée est conforme à la directive 72/199/EEC et a été pratiquée sans dégraissage.The rate of pepsi digestibility of the hydrolyzate is estimated at 99.6% of the total proteins. It has been measured by an external laboratory, the method used complies with Directive 72/199 / EEC and was performed without degreasing.
Le taux de protéines de l'hydrolysat est estimé à 84,8 %. Il a été mesuré par un laboratoire externe, selon la méthode Kjeldahl avec le coefficient de correction de 6,25. La méthode utilisée est conforme au règlement CE 152/2009.The protein level of the hydrolyzate is estimated at 84.8%. It was measured by an external laboratory, according to the Kjeldahl method with the correction coefficient of 6.25. The method used complies with EC regulation 152/2009.
Le taux de lipides de l'hydrolysat est estimé à 0,7 ± 0,5 %. Il a été mesuré par un laboratoire externe selon la méthode dite de « l'hydrolyse » adaptée du règlement CE 152/2009 (procédé B).The level of lipids in the hydrolyzate is estimated at 0.7 ± 0.5%. It was measured by an external laboratory using the so-called “hydrolysis” method adapted from EC regulation 152/2009 (method B).
L'hydrolysat obtenu après traitement par les différentes enzymes a été analysé quant à sa composition en acides aminés (
Les autres acides aminés présents en quantité importante sont l'alanine, la leucine et le glutamate (avec la glutamine). Leurs quantités relatives sont supérieures à 9%. En revanche, les acides aminés soufrés tels que la cystéine et la méthionine sont en faible quantité, de l'ordre de 0,5%.The other amino acids present in large quantities are alanine, leucine and glutamate (with glutamine). Their relative amounts are greater than 9%. On the other hand, sulfur-containing amino acids such as cysteine and methionine are in small quantity, of the order of 0.5%.
La méthode utilisée pour la détermination de ces résultats (hydrolyse acide) n'a pas permis la mise en évidence des acides aminés tels que le tryptophane et l'arginine. Par ailleurs, l'asparagine a été entièrement transformée en acide aspartique et la glutamine en acide glutamique et ce qui est observé sous les pics ASP et GLU est en fait respectivement la somme de l'acide aspartique et de l'asparagine d'une part et de l'acide glutamique et de la glutamine d'autre part, initialement présents dans l'hydrolysat.The method used for determining these results (acid hydrolysis) did not allow the detection of amino acids such as tryptophan and arginine. In addition, asparagine has been completely transformed into aspartic acid and glutamine into glutamic acid and what is observed under the ASP and GLU peaks is in fact respectively the sum of aspartic acid and asparagine on the one hand. and glutamic acid and glutamine on the other hand, initially present in the hydrolyzate.
Une analyse détaillée en acides aminés de la chitine obtenue à l'exemple 1 a été effectuée.A detailed amino acid analysis of the chitin obtained in Example 1 was carried out.
La teneur totale en acides aminés est de 32,3 g pour 100 g de copolymère (déterminée comme somme des acides aminés). Les acides aminés majoritairement présents sont la valine, la glycine, l'alanine et la tyrosine (
Les analyses ont été sous-traitées et les résultats obtenus selon la méthode NF EN ISO 13904 pour le tryptophane et NF EN ISO 13903 pour les autres acides aminés.The analyzes were subcontracted and the results obtained according to the NF EN ISO 13904 method for tryptophan and NF EN ISO 13903 for the other amino acids.
Différents insectes ont été étudiés :
- un coléoptère : Tenebrio molitor (T. molitor ou TM),
- un lépidoptère : Galleria mellonella (G. melonella ou GM),
- un diptère : Hermetia illucens (H. illucens ou HI), et
- un orthoptère : Acheta domesticus (A. domesticus ou AD).
- a beetle: Tenebrio molitor ( T. molitor or TM),
- a lepidopteran: Galleria mellonella (G. melonella or GM),
- a Diptera: Hermetia illucens ( H. illucens or HI), and
- an orthopteran: Acheta domesticus ( A. domesticus or AD).
Différentes enzymes ont été mises en oeuvre lors de l'étape d'hydrolyse.Different enzymes were used during the hydrolysis step.
Cette mesure de l'activité enzymatique est basée sur le principe de la mesure de libération de la tyrosine à 275 nm lors de l'hydrolyse de la caséine par une enzyme protéolytique (Valley research SAPU Assay method, par Karen PRATT).
- SAPU/g = une unité spectrophotométrique de protéase
- ΔA = absorbance corrélée
- i = ordonnée à l'origine
- 11 = volume final de réaction
- M = coefficient directeur de la courbe de calibration
- 30 = temps de réaction (en minutes)
- C = concentration de l'enzyme (g/mL) dans la solution enzymatique ajoutée
- 1 = 1 mL volume de la solution d'enzyme ajoutée
- SAPU / g = one spectrophotometric unit of protease
- ΔA = correlated absorbance
- i = y-intercept
- 11 = final reaction volume
- M = director coefficient of the calibration curve
- 30 = reaction time (in minutes)
- C = concentration of enzyme (g / mL) in the added enzyme solution
- 1 = 1 mL volume of enzyme solution added
La courbe de calibration est obtenue par mesure de l'absorbance des solutions de tyrosine de différentes concentrations dans un tampon phosphate (0,2 M, pH 7).The calibration curve is obtained by measuring the absorbance of tyrosine solutions of different concentrations in a phosphate buffer (0.2 M, pH 7).
5 mL d'une solution de caséine (0,7% m/v, tampon phosphate 0,2 M, pH 7, chauffée pendant 30 minutes à 90 °C et additionnée de 3,75 g/Lsolution) sont incubés avec 1 mL de la solution enzymatique (0,15 g dans 100 mL du tampon glycine, 0,05M) à tester à 37 °C pendant 30 minutes. On y ajoute ensuite 5 mL d'une solution de TCA (18 g TCA, 11,35 g d'acétate de sodium anhydre, 21 mL d'acide acétique glacial, complétée avec l'eau déminéralisée à 1 litre de solution), mélange sur un vortex, filtre et mesure l'absorbance à 275 nm.5 mL of a casein solution (0.7% m / v, 0.2 M phosphate buffer,
Le blanc est préparé de façon identique mais sans ajout d'enzyme, 1 mL d'eau déminéralisée est ajouté à la place afin de retrouver le même volume réactionnel.The blank is prepared identically but without adding enzyme, 1 ml of demineralized water is added instead in order to find the same reaction volume.
Les activités ainsi mesurées pour les différentes enzymes utilisées (Prolyve NP, Novozyme 37071, Neutrase et Sumizyne) sont répertoriées dans le Tableau 3.
600 g d'insectes (qu'il s'agisse de larves dans le cas de T. molitor, G. melonella ou H. illucens, ou de criquets dans le cas de A. domesticus) frais sont introduite dans une enceinte où ils sont abattus à la vapeur d'eau (115 °C, 5 minutes). Les insectes sont ensuite introduits dans un appareil de mixage et 75 mL d'eau pour 100 g d'insectes sont ajoutés, l'ensemble est ensuite mixé. 100 g (poids humide) de produit ainsi obtenu sont ensuite introduits dans un ballon tricol muni d'un réfrigérant et d'un agitateur mécanique, une enzyme protéolytique d'une activité équivalente à 3789 SAPU est alors ajouté. La réaction est ensuite portée à 45 °C pendant 4 heures. La température est ensuite portée à 90 °C pendant 15 minutes, le mélange réactionnel est enfin filtré (0,40 - 0,45 µm). Le résidu est séché pendant 24 heures à 70 °C : il s'agit donc de la chitine obtenue par voie enzymatique de purification ; le filtrat est congelé et est lyophilisé : il s'agit donc de l'hydrolysat.600 g of fresh insects (whether larvae in the case of T. molitor, G. melonella or H. illucens, or locusts in the case of A. domesticus) are introduced into an enclosure where they are slaughtered with steam (115 ° C, 5 minutes). The insects are then introduced into a mixing device and 75 mL of water per 100 g of insects are added, the whole is then mixed. 100 g (wet weight) of product thus obtained are then introduced into a three-necked flask fitted with a condenser and a mechanical stirrer, a proteolytic enzyme with an activity equivalent to 3789 SAPU is then added. The reaction is then brought to 45 ° C. for 4 hours. The temperature is then brought to 90 ° C. for 15 minutes, the reaction mixture is finally filtered (0.40 - 0.45 μm). The residue is dried for 24 hours at 70 ° C.: it is therefore the chitin obtained by the enzymatic purification route; the filtrate is frozen and is lyophilized: it is therefore the hydrolyzate.
Le procédé est identique quel que soit l'insecte ou l'enzyme étudié.The process is identical regardless of the insect or enzyme studied.
600 g d'insectes (qu'il s'agisse de larves dans le cas de T. molitor, G. melonella ou H. illucens, ou de criquets dans le cas de A. domesticus) frais sont introduite dans une enceinte où ils sont abattus à la vapeur d'eau (115 °C, 5 minutes). Les insectes sont ensuite introduits dans un appareil de mixage et 75 mL d'eau pour 100 g d'insectes sont ajoutés, l'ensemble est ensuite mixé et pressé (presse bi-vis, ou filtre presse, ou autre système de pressage). 100 g (poids humide) de produit ainsi obtenu sont ensuite introduits dans un ballon tricol muni d'un réfrigérant et d'un agitateur magnétique, 500 mL d'eau sont ajoutés ainsi qu'une enzyme protéolytique d'une activité équivalente à 3789 SAPU. La réaction est ensuite portée à 45 °C pendant 4 heures. La température est ensuite portée à 90 °C pendant 15 minutes, le mélange réactionnel est enfin filtré (0,40 - 0,45 µm). Le résidu est séché pendant 24 heures à 70 °C : il s'agit donc de la chitine obtenue par voie enzymatique de purification ; le filtrat est congelé et est lyophilisé : il s'agit donc de l'hydrolysat.600 g of fresh insects (whether larvae in the case of T. molitor, G. melonella or H. illucens, or locusts in the case of A. domesticus ) are introduced into an enclosure where they are slaughtered with steam (115 ° C, 5 minutes). The insects are then introduced into a mixing device and 75 mL of water per 100 g of insects are added, the whole is then mixed and pressed (twin-screw press, or filter press, or other pressing system). 100 g (wet weight) of product thus obtained are then introduced into a three-necked flask fitted with a condenser and a magnetic stirrer, 500 ml of water are added as well as a proteolytic enzyme with an activity equivalent to 3789 SAPU . The reaction is then brought to 45 ° C. for 4 hours. The temperature is then brought to 90 ° C. for 15 minutes, the reaction mixture is finally filtered (0.40 - 0.45 μm). The residue is dried for 24 hours at 70 ° C.: it is therefore the chitin obtained by the enzymatic purification route; the filtrate is frozen and is lyophilized: it is therefore the hydrolyzate.
Le procédé est identique quel que soit l'insecte ou l'enzyme étudiés.The process is identical regardless of the insect or enzyme studied.
Le taux de cendres a été déterminé selon la méthode relevant du règlement CE 152/2009 du 27-01-2009.The ash content was determined using the method governed by EC regulation 152/2009 of 27-01-2009.
100 mg d'échantillon sont placés dans 10 mL de tampon phosphate /NaCl (pH 7,4, 0,137 mM). L'échantillon a été agité durant une minute (vortex), centrifugé à 900 g durant 1 min et filtré ensuite sur une membrane de 0,45 µm. L'analyse a été réalisée sur un système de chromatographie par exclusion stérique, avec la colonne Nucleogel GFC-300, l'éluent utilisé est le tampon phosphate /NaCl (pH 7,4, 0,137 mM), le débit est de 1,0 mL/min, la détection est réalisée par un détecteur UV à 280 nm.100 mg of sample are placed in 10 mL of phosphate / NaCl buffer (pH 7.4, 0.137 mM). The sample was stirred for one minute (vortex), centrifuged at 900 g for 1 min and then filtered through a 0.45 μm membrane. The analysis was carried out on a steric exclusion chromatography system, with the Nucleogel GFC-300 column, the eluent used is phosphate / NaCl buffer (pH 7.4, 0.137 mM), the flow rate is 1.0 mL / min, the detection is carried out by a UV detector at 280 nm.
Le taux de protéines est obtenu par la méthode Dumas, avec le coefficient de conversion de 6,25, adaptée de la norme NF EN ISO 16634-1The protein level is obtained by the Dumas method, with the conversion coefficient of 6.25, adapted from standard NF EN ISO 16634-1
Le taux de lipides est obtenu par une méthode adaptée du règlement CE 152/2009 - procédé B - SN.The lipid content is obtained by a method adapted from EC regulation 152/2009 - process B - SN.
La digestibilité pepsique est mesurée par la méthode décrite dans la directive 72/199/CE.Peptic digestibility is measured by the method described in Directive 72/199 / EC.
L'abondance des acides aminés a été déterminée par une méthode issue du règlement CE 152/2009 du 27-01-2009 - SN. La teneur en tryptophane a été déterminée séparément par une méthode adaptée du règlement CE 152/2009 du 27-01-2009 - SN. L'abondance relative a été calculée en rapportant la teneur de chaque acide aminé au taux des acides aminés.The abundance of amino acids was determined by a method resulting from regulation EC 152/2009 of 27-01-2009 - SN. The tryptophan content was determined separately by a method adapted from EC regulation 152/2009 of 27-01-2009 - SN. Relative abundance was calculated by relating the content of each amino acid to the ratio of amino acids.
Le taux des acides aminés a été déterminé en additionnant les valeurs individuelles obtenues pour chaque acide aminé, y compris le tryptophane.Amino acid level was determined by summing up the individual values obtained for each amino acid, including tryptophan.
La pureté gravimétrique est déterminée en comparaison de la masse en résidu sec obtenue par rapport à celle résultant d'une extraction chimique, cette dernière étant évaluée à 5% environ de la matière sèche initiale.The gravimetric purity is determined by comparison of the dry residue mass obtained relative to that resulting from a chemical extraction, the latter being evaluated at about 5% of the initial dry matter.
La couleur de l'échantillon a été estimée grâce à l'analyse de photographies d'échantillons à l'aide du logiciel ImageJ selon les trois couleurs rouge, verte et bleue (RVB ou RGB en anglais), leur moyenne représentant une cotation de la couleur réelle. Un échantillon de chitine de crevettes commercialisé par Chitine France a été pris comme standard (100% de pureté) et la pureté colorimétrique des échantillons produits a été calculée en tant que pourcentage de cette couleur (ratio couleur de l'échantillon/couleur du standard).The color of the sample was estimated thanks to the analysis of photographs of samples using the ImageJ software according to the three colors red, green and blue (RGB or RGB in English), their average representing a rating of the real color. A sample of shrimp chitin marketed by Chitine France was taken as a standard (100% purity) and the colorimetric purity of the samples produced was calculated as a percentage of this color (color ratio of the sample / color of the standard) .
Dans le cas de cette mesure, les quantités d'impuretés connues (acides aminés, lipides et cendres) ont été soustraites à la valeur de pureté absolue (100%) pour obtenir la valeur de la pureté estimée par différence ; i.e. un échantillon qui contient 30% protéines, 10% de lipides et 1% de cendres, se voit dès lors attribuer une pureté de 100-30-10-1=59%In the case of this measurement, the amounts of known impurities (amino acids, lipids and ash) were subtracted from the absolute purity value (100%) to obtain the purity value estimated by difference; ie a sample which contains 30% proteins, 10% lipids and 1% ash, is therefore assigned a purity of 100-30-10-1 = 59%
Les mesures ont été effectuées selon la technique WAXS (wide angle X-ray scattering) sur l'appareil Bruker D8 Advance (A25 DaVinci design) équipé d'un détecteur Lynxeye XE. Les résultats ont été interprétés suivant le procédé décrit dans
Les mesures ont été réalisées à l'aide d'un appareil RMN 13C CP/MAS, de marque Bruker et équipé d'un aimant de 800 MHz.The measurements were carried out using a 13 C CP / MAS NMR apparatus, Bruker brand and equipped with an 800 MHz magnet.
L'analyse des résultats a été effectué conformément à celle décrite dans
Les mesures ont été réalisées à l'aide d'un appareil XPS Escolab 250, de marque VG Scientific et équipé d'une source RX Ka A1 (1486,6 eV), d'un monochromateur et d'une lentille magnétique.The measurements were carried out using an XPS Escolab 250 device, brand VG Scientific and equipped with an RX Ka A1 source (1486.6 eV), a monochromator and a magnetic lens.
Les échantillons, préalablement réduits en poudre, ont été placés sous vide pendant 48 à 72 heures et analysés ensuite.The samples, powdered beforehand, were placed under vacuum for 48 to 72 hours and then analyzed.
Microscopie multiphotonique sur les appareils DISCO (Synchrotron Soleil).Multiphoton microscopy on DISCO devices (Synchrotron Soleil).
Lambda exc=810nm, power 18%, filtre bleu turquoise et ocre 406/15 (SHG), filtre bleu 460/60, filtre vert 550/88.Lambda exc = 810nm,
L'effet du pressage est très significatif sur le taux de cendres dans l'hydrolysat obtenu, et ce quel que soit l'insecte étudié (
L'effet du pressage est également significatif sur le taux de cendres dans l'hydrolysat obtenu, et ce quel que soit l'enzyme mise en oeuvre (
Le taux de cendres dans l'hydrolysat (obtenu par le procédé broyage + pressage) est inférieur à 4 g/100 g de matière sèche, et ce quelque soit l'insecte étudié (
L'utilisation de l'étape de pressage permet clairement d'améliorer la performance des enzymes protéolytiques, et ceux quel que soit l'insecte (
La teneur en protéines de l'hydrolysat dépend très fortement du procédé utilisé. Ainsi lorsque le broyage est appliqué seul, les protéines ne représentent que 53,59 ± 1,5% de la matière sèche de l'hydrolysat de T. molitor ainsi obtenu, et ce quel que soit l'enzyme utilisée (
Cette augmentation est d'autant plus forte que l'insecte initialement était pauvre en protéines, ainsi dans le cas de G. melonella, le taux de protéines passe de 41,25% à 71%, subissant une augmentation de près de 86% et dans le cas de H. illucens, l'augmentation est même de 118%, puisque l'on passe de 34,2% à 74,5% (
Le pressage a une influence majeure sur la teneur de l'hydrolysat en lipides et ce quel que soit l'enzyme (
La digestibilité pepsique des hydrolysats ainsi obtenus est très élevée, supérieure à 96% quel que soit l'enzyme ou l'insecte étudié (
L'utilisation de l'étape de pressage permet une meilleure extraction des acides aminés davantage présents au niveau de la cuticule, tels que l'alanine et la tyrosine et, dans une moindre mesure, la valine, la sérine et la glycine, et ce quel que soit l'enzyme ou l'insecte étudiés (
Remarque : si l'abondance relative de certains acides aminés, dont l'acide aspartique et le glutamate, notamment, diminue, leurs quantités restent identiques, voire, augmentent légèrement dans certains cas, puisque la quantité totale des acides aminés extraits par le procédé avec une étape de pressage augmente (cf. taux de protéines dans l'hydrolysat)Note: if the relative abundance of certain amino acids, including aspartic acid and glutamate, in particular, decreases, their amounts remain the same, or even increase slightly in certain cases, since the total amount of amino acids extracted by the process with a pressing step increases (see protein rate in the hydrolyzate)
Le taux de cendres dans la chitine est également affecté par l'étape de pressage, bien que dans une moindre mesure que pour l'hydrolysat. On observe ainsi une dimuniton allant de 25% à 28,6% en fonction de l'enzyme utilisée (
Le taux de cendres dans la chitine (obtenue par le procédé broyage + pressage) est extrêmement bas, et ce quel que soit l'insecte (
Bien que dans une mesure légèrement moindre que pour l'hydrolysat, la teneur en lipides dans la chitine diminue également lorsque l'étape de pressage est ajoutée au procédé (
Pour l'ensemble des insectes, le taux de lipides est inférieur à 12%, et pour les insectes non volants il est même ≤6%.For all insects, the lipid content is less than 12%, and for non-flying insects it is even ≤6%.
L'étape de pressage permet l'élimination d'une plus grande partie des protéines accrochées à la chitine. La mesure directe du taux de protéines étant rendue difficilie étant donné la fonction amide présentes au niveau de la structure même de la chitine, nous avons approché ce taux de protéines par la somme des acides aminés (
L'abondance relative des acides aminés est faiblement affectée par l'étape de pressage, quelques acides aminés néanmoins, dont l'alanine, semblent mieux extraits lorsque l'étape de pressage est réalisée (
Quel que soit l'enzyme (
Une amélioration, certes, moins nette par rapport à la pureté gravimétrique, de la pureté colorimétrique est également observée lorsque l'étape de pressage fait partie du procédé, et ce quel que soit l'enzyme ou l'insecte étudié (
Du fait de la diminution du taux de lipides, de cendres et d'acides aminés dans la chitine obtenue après le procédé avec pressage, la pureté par différence de cette chitine, augemente de manière significative, de 13% dans le cas de H. illucens et jusqu'à 74% dans celui de T. molitor avec prolyve, et ce quel que soit l'insecte ou l'enzyme étudiés (
Le degré d'acétylation est significativement affecté par l'ajout de l'étape de pressage dans le procédé (
Pour les autres insectes considérés, notamment G. melonella et A. domesticus, le degré d'acétylation est également affecté par le procédé, ainsi il passe de 83 à 74% dans un cas et de 100 à 95% dans l'autre, respectivement.For the other insects considered, in particular G. melonella and A. domesticus, the degree of acetylation is also affected by the process, so it goes from 83 to 74% in one case and from 100 to 95% in the other, respectively.
La solubilité et la procèssabilité de la chitine étant tout particulièrement liées à son degré d'acétylation, cette hydrolyse concomittante de la liaison amide des unités N-acétyl-glucosamine de la chitine, est un effet positif inattendu de l'hydrolyse enzymatique réalisée dans ces conditions.The solubility and the processability of chitin being particularly linked to its degree of acetylation, this concomitant hydrolysis of the amide bond of the N -acetyl-glucosamine units of chitin is an unexpected positive effect of the enzymatic hydrolysis carried out in these conditions.
La répartition des atomes à la surface de la chitine au fur et à mesure de la purification montre une progression du taux relatif d'oxygène et une diminution du taux relatif de carbone (Tableau 4).The distribution of atoms on the surface of the chitin as the purification progresses shows an increase in the relative rate of oxygen and a decrease in the relative rate of carbon (Table 4).
De même, les liaisons des atomes de carbone à la surface tendent à passer de liaisons majoritairement de type hydrocarbone (C-H, C-C), vers des liaisons de type alcool (C-O) ou carbonyle (C=O). Les liaisons de type amide (N-C=O) diminuent également.Likewise, the bonds of carbon atoms at the surface tend to go from bonds predominantly of the hydrocarbon type (C-H, C-C), to bonds of the alcohol (C-O) or carbonyl (C = O) type. Amide-type bonds (N-C = O) also decrease.
Ce qui, néanmoins, semble le plus représentatif, c'est le ratio liaison alcool/liaison hydrocarbone (C-O/C-H), dans le cadre de la chitine purifiée enzymatiquement ce ratio est compris entre 0,31 et 0,56, mais plus spécifiquement entre 0,39 et 0,41.What, however, seems the most representative is the alcohol bond / hydrocarbon bond (CO / CH) ratio, in the context of enzymatically purified chitin this ratio is between 0.31 and 0.56, but more specifically between 0.39 and 0.41.
Dans ce Tableau 4, par :
- « cuticule brute », on vise la chitine de la cuticule à l'état natif, analysée directement après arrachage à l'insecte par dissection ;
- « chitine purifiée enzymatiquement (novozyme) », on vise une chitine issue d'un procédé comportant un broyage + pressage et une hydrolyse enzymatique en présence de l'enzyme Novozyme 37071 ;
- « chitine purifiée enzymatiquement (prolyve) », on vise une chitine issue d'un procédé comportant un broyage + pressage et une hydrolyse enzymatique en présence de l'enzyme Prolyve NP ;
- « chitine purifiée enzymatiquement », on vise une chitine issue d'un procédé comportant un broyage + pressage et une hydrolyse enzymatique en présence de l'enzyme prolyve ;
- « chitine pure », on vise une chitine obtenue par purification chimique, identique à celle utilisée pour la détermination de la quantité de la chitine dans l'insecte
- “Raw cuticle” means the chitin of the cuticle in the native state, analyzed directly after the insect has been torn off by dissection;
- “Enzymatically purified chitin (novozyme)” is intended for a chitin resulting from a process comprising grinding + pressing and enzymatic hydrolysis in the presence of the
enzyme Novozyme 37071; - "Enzymatically purified chitin (prolyve)" is intended a chitin resulting from a process comprising a grinding + pressing and an enzymatic hydrolysis in the presence of the enzyme Prolyve NP;
- “Enzymatically purified chitin” is intended for a chitin resulting from a process comprising grinding + pressing and enzymatic hydrolysis in the presence of the prolyve enzyme;
- "Pure chitin" means a chitin obtained by chemical purification, identical to that used for determining the amount of chitin in the insect
La purification partielle de la chitine par voie enzymatique selon le procédé selon l'invention permet le maintien de la souplesse de l'ensemble par la préservation de « remplissage » protéique des structures chitiniques, comparé à une purification chimique, tout en enlevant la surcharge protéique à l'extérieur de la structure (voir
La terminologie employée sur la
Quels que soient l'insecte ou l'enzyme étudié, le degré de cristallinité, i.e. le rapport des aires cristallines et amorphes, de la chitine obtenue est compris entre 0,42 et 0,61.Whatever the insect or the enzyme studied, the degree of crystallinity, ie the ratio of crystalline and amorphous areas, of the chitin obtained is between 0.42 and 0.61.
Généralement, on parle dans la littérature de l'index de cristallinité, i.e. rapport des hauteurs des pics (et non des aires). Cette mesure comporte un risque d'erreur important. Néanmoins, et à des fins de comparaison, l'index de cristallinité des échantillons a également été mesuré, et il se situe entre 88 et 95% pour l'ensemble des insectes, et est même supérieur à 90% pour les coléoptères et les lépidoptèresGenerally, in the literature, we speak of the crystallinity index, i.e. the ratio of peak heights (and not of areas). This measurement carries a significant risk of error. Nevertheless, and for the purpose of comparison, the crystallinity index of the samples was also measured, and it is between 88 and 95% for all insects, and is even greater than 90% for beetles and lepidoptera.
L'insecte suivant a été étudié :
- un coléoptère : Tenebrio molitor (T. molitor ou TM).
- a beetle: Tenebrio molitor ( T. molitor or TM).
La Prolyve a été mise en oeuvre au cours de l'hydrolyse.
Plusieurs batchs ont été transformés de façon suivante : 600 g de larves de T. molitor, frais sont introduite dans une enceinte où ils sont abattus à la vapeur d'eau (115 °C, 5 minutes). Les insectes sont ensuite introduits dans un appareil de mixage et 75 mL d'eau pour 100 g d'insectes sont ajoutés, l'ensemble est ensuite mixé et pressé (presse bi-vis, ou filtre presse, ou autre système de pressage).Several batches were processed as follows: 600 g of fresh T. molitor larvae are introduced into an enclosure where they are slaughtered with steam (115 ° C., 5 minutes). The insects are then introduced into a mixing device and 75 mL of water per 100 g of insects are added, the whole is then mixed and pressed (twin-screw press, or filter press, or other pressing system).
Le gâteau de presse est ensuite séché, 70 °C durant la nuit. Le jus de presse, en revanche, est centrifugé pendant 30 minutes avec une force de 3000 g et la partie solide est récupérée - protéines insolubles de l'hémolymphe.The press cake is then dried, 70 ° C. overnight. The press juice, on the other hand, is centrifuged for 30 minutes with a force of 3000 g, and the solid part is collected - insoluble proteins of the hemolymph.
125 g de gâteau de presse et 125 g (poids humide, 30% poids sec environ) de protéines insolubles de l'hémolymphe sont ensuite introduits dans un ballon tricol muni d'un réfrigérant et d'un agitateur magnétique, 1250 mL d'eau sont ajoutés ainsi qu'une enzyme protéolytique d'une activité équivalente à 9500 SAPU. La réaction est ensuite portée à 45 °C pendant 4 heures. La température est ensuite portée à 90 °C pendant 15 minutes, le mélange réactionnel est enfin filtré (0,40 - 0,45 µm). Le résidu est séché pendant 24 heures à 70 °C : il s'agit donc de la chitine obtenue par voie enzymatique de purification ; le filtrat est congelé et est lyophilisé : il s'agit donc de l'hydrolysat.125 g of press cake and 125 g (wet weight, approximately 30% dry weight) of insoluble hemolymph proteins are then introduced into a three-necked flask fitted with a condenser and a magnetic stirrer, 1250 mL of water are added as well as a proteolytic enzyme with an activity equivalent to 9500 SAPU. The reaction is then brought to 45 ° C. for 4 hours. The temperature is then brought to 90 ° C. for 15 minutes, the reaction mixture is finally filtered (0.40 - 0.45 μm). The residue is dried for 24 hours at 70 ° C.: it is therefore the chitin obtained by the enzymatic purification route; the filtrate is frozen and is lyophilized: it is therefore the hydrolyzate.
La mesure du taux de cendres, la mesure de la teneur en lipides, l'abondance relative en acides aminés et la mesure de la taille des protéines ont été réalisées comme dans l'exemple 5.The measurement of the ash content, the measurement of the lipid content, the relative abundance of amino acids and the measurement of the size of the proteins were carried out as in Example 5.
Les produits obtenus, la chitine et l'hydrolysat, ont été analysés et caractérisés (Tableau 5,
Claims (14)
- Hydrolysate prepared from insects comprising at least 40% by weight of proteins based on the total weight of dry matter, an ash content of less than 3% by weight based on the total weight of dry matter, and a content of watersoluble proteins having a size larger than 12,400 g/mol of less than 50%.
- Method for the production of at least one product of interest from insects, comprising the following steps:(i) grinding the insect cuticles,(ii) pressing the insect cuticles, and then(iii) enzymatic hydrolysis of the insect cuticles with a proteolytic enzyme.
- Method according to claim 2, comprising a step of killing the insects prior to the grinding step.
- Method according to claim 2 or 3, further comprising a step of treatment of the insect cuticles with an oxidizing agent prior to enzymatic hydrolysis.
- Method according to any one of claims 2 to 4, in which the insect or insects is/are selected from the group constituted by the Coleoptera, the Lepidoptera, the Orthoptera and the Diptera.
- Method according to any one of claims 2 to 5, in which the protease is selected from the group constituted by aminopeptidases, metallocarboxypeptidases, serine endopeptidases, cysteine endopeptidases, aspartic endopeptidases, metalloendopeptidases.
- Method according to any one of claims 2 to 6, in which the product of interest is chitin and/or chitosan.
- Method according to any one of claims 2 to 6, in which the product of interest is a hydrolysate.
- Method for the production of chitin from insect cuticles, comprising the following steps:a) killing the insects,b) grinding the insects,c) pressing the insects,d) enzymatic hydrolysis of the insect cuticles with a proteolytic enzyme,e) recovery of the chitin,
the insect cuticles optionally being able to be treated with an oxidizing agent before step d). - Chitin obtainable by a method according to any one of claims 2 to 7, and 9.
- Method for the production of a hydrolysate from insects, comprising the following steps:a) killing the insects,b) grinding the insects,c) pressing the insects,d) enzymatic hydrolysis of the insect cuticles with a proteolytic enzyme,e) recovery of the hydrolysate,
the insect cuticles optionally being able to be treated with an oxidizing agent before step d). - Hydrolysate obtainable by a method according to any one of claims 2 to 6, 8, and 11.
- Method for the production of chitosan from insect cuticles, comprising the following steps:a) killing the insects,b) grinding the insects,c) pressing the insects,d) enzymatic hydrolysis of the insect cuticles with a protease,e) recovery of the chitin,f) deacetylation of the chitin recovered,g) recovery of the chitosan,
the insect cuticles optionally being able to be treated with an oxidizing agent before step d). - Chitin comprising an amino acid content less than or equal to 45% by weight based on the total weight of dry matter, an ash content less than or equal to 2.5% by weight based on the total weight of dry matter, a purity by difference greater than or equal to 45%, a degree of acetylation greater than or equal to 70% and a degree of crystallinity greater than or equal to 0.42.
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